(57)【要約】【課題】断線が少なく信頼性の高い印刷物を形成可能なスクリーン印刷版およびそれに用いられる金属箔を提供すること。【解決手段】スクリーン印刷用のスクリーン印刷版に用いられる金属箔は、複数の開口部が一方向に沿って設けられており、隣り合う開口部と開口部の間のリブ形状は、前記一方向の一方側と他方側に第１の角部と第２の角部とを有し、前記金属箔の表面に垂直かつ前記一方向に平行な断面において、前記第２の角部の成す角度が前記第１の角部の成す角度よりも大きく設定されている。【選択図】図５Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スクリーン印刷用のスクリーン印刷版に用いられる金属箔であって、
複数の開口部が一方向に沿って設けられており、
隣り合う開口部と開口部の間のリブ形状は、前記一方向の一方側と他方側に第１の角部と第２の角部とを有し、
前記金属箔の表面に垂直かつ前記一方向に平行な断面において、前記第２の角部の成す角度が前記第１の角部の成す角度よりも大きく設定されている、スクリーン印刷用の金属箔。
【請求項２】
前記金属箔の表面上を印刷時に移動するスキージの移動方向は前記一方向に一致し、前記スキージの移動方向の上流側に前記リブ形状の前記第１の角部が配置され、下流側に前記第２の角部が配置される、請求項１に記載のスクリーン印刷用の金属箔。
【請求項３】
前記リブ形状における前記第１の角部の成す前記角度は４０°以上９０°未満であり、前記リブ形状における前記第２の角部の成す前記角度は９０°以上１４０°以下である、請求項１又は２に記載のスクリーン印刷用の金属箔。
【請求項４】
前記リブ形状における表面側の辺の前記一方向の長さは１０〜３０μｍであり、かつ、裏面側の辺の前記一方向の長さよりも長く、前記リブ形状の厚みは５〜３０μｍである、請求項１から３のいずれか１つに記載のスクリーン印刷用の金属箔。
【請求項５】
前記リブ形状において、スキージが接触する表面側の辺から下方に延びて第１の角部および第２の角部を構成する辺には曲線が含まれる、請求項１から４のいずれか１つに記載のスクリーン印刷用の金属箔。
【請求項６】
太陽電池のフィンガー電極をスクリーン印刷するためのスクリーン印刷版に用いられる、請求項１から５のいずれか１つに記載のスクリーン印刷用の金属箔。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１つに記載の前記スクリーン印刷用の金属箔と、
前記金属箔の裏面に設けられ、スクリーン印刷用の前記金属箔の前記複数の開口部に対向する位置に印刷パターン開口を形成する樹脂と、を備える、スクリーン印刷版。
【請求項８】
請求項７に記載の前記スクリーン印刷版を用いて、前記樹脂を印刷対象物に接触させながら、前記金属箔の前記リブ形状における前記第１の角部を上流側、前記第２の角部を下流側に配置した状態で前記金属箔の表面上でスキージを移動させることで、前記金属箔の前記開口部および前記樹脂の前記印刷パターン開口にペーストを進入させて、前記ペーストによる印刷物を前記印刷対象物上にスクリ−ン印刷する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スクリーン印刷用の金属箔およびそれを備えるスクリーン印刷版に関する。
【０００２】
太陽電池セルにおいて、太陽光によって電子・正孔対が生成され、生成された電子または正孔は複数のフィンガー電極（finger electrodes）によりそれぞれ収集される。複数のフィンガー電極でそれぞれ収集された電子または正孔は、バスバー電極（bus bar electrodes）に集められる。フィンガー電極およびバスバー電極はともに、太陽電池セルの基板上に印刷された細長い線状の表面電極である。バスバー電極は、隣接する太陽電池セル同士を互いに直列的に接続している。このような接続形態により、複数の太陽電池セルでそれぞれ収集された電子または正孔を、バスバー電極を介して収集し、１つの太陽電池として電気を生成することができる。
【０００３】
フィンガー電極により電子または正孔をより多く集めるためには、フィンガー電極の本数を増加させることが好ましい。一方、フィンガー電極の本数を単純に増加させると、太陽電池セル表面での遮光面積（太陽光の吸収を妨げる面積）が増加するため、却って発電効率が低下する場合がある。このため、フィンガー電極の本数の増加と同時に、フィンガー電極の幅を細くする（細線化を行う）ことが好ましい。
【０００４】
太陽電池の発電効率を向上させるために、フィンガー電極の細線化の要求が年々高まっている。現状の太陽電池では、フィンガー電極の幅は４５μm〜５０μmが主流であるが、３０μm〜４５μmほどの幅を実現することが当面の課題とされている。
【０００５】
例えば、特許文献１で開示される技術では、スクリーン印刷用のスクリーン印刷版に、圧延金属箔が用いられる。圧延金属箔における印刷領域に相当する部分に、印刷対象物に向かって広がる多数の孔が形成される。当該多数の孔を介して、導電性の銀ペーストが基板上にスクリーン印刷される。これにより、基板上にフィンガー電極が印刷される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−１９４８８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、圧延金属箔における複数の孔の幅を小さくして、フィンガー電極の幅を小さくするほど、フィンガー電極の断線が生じやすい。フィンガー電極の断線が生じると、太陽電池セルの発電効率が低下し、フィンガー電極の信頼性が低下する。特許文献１に開示されるような構成を含めて、フィンガー電極などの印刷物を形成する際に、断線が少なく、信頼性の高い印刷物を形成可能なスクリーン印刷版およびそれに用いられる金属箔を開発することが求められている。
【０００８】
従って、本発明の目的は、上記問題を解決することにあって、断線が少なく信頼性の高い印刷物を形成可能なスクリーン印刷版およびそれに用いられるスクリーン印刷用の金属箔を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の金属箔は、スクリーン印刷用のスクリーン印刷版に用いられる金属箔であって、複数の開口部が一方向に沿って設けられており、隣り合う開口部と開口部の間のリブ形状は、前記一方向の一方側と他方側に第１の角部と第２の角部とを有し、前記金属箔の表面に垂直かつ前記一方向に平行な断面において、前記第２の角部の成す角度が前記第１の角部の成す角度よりも大きく設定されている。
【００１０】
また、本発明のスクリーン印刷版は、前記スクリーン印刷用の金属箔と、前記スクリーン印刷用の金属箔の裏面側に設けられ、前記スクリーン印刷用の金属箔の前記複数の開口部に対向する位置に印刷パターン開口を形成する樹脂と、を備える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のスクリーン印刷用の金属箔およびスクリーン印刷版によれば、断線が少なく信頼性の高い印刷物が形成可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態に係る太陽電池セルの平面図
【図２】太陽電池セルのフィンガー電極を形成するためのスクリーン印刷版の分解斜視図
【図３】スクリーン印刷版の平面図
【図４Ａ】図３のＡ−Ａ断面図
【図４Ｂ】図３のＢ−Ｂ断面図
【図４Ｃ】金属箔におけるリブ形状の断面図
【図５Ａ】スクリーン印刷版を用いたスクリーン印刷方法を説明するための断面図
【図５Ｂ】スクリーン印刷版を用いたスクリーン印刷方法を説明するための断面図
【図５Ｃ】スクリーン印刷版を用いたスクリーン印刷方法を説明するための断面図
【図６Ａ】比較例によるスクリーン印刷版を用いて行ったシミュレーション結果を示す模式図
【図６Ｂ】比較例によるスクリーン印刷版を用いて行ったシミュレーション結果を示す模式図
【図６Ｃ】比較例によるスクリーン印刷版を用いて行ったシミュレーション結果を示す模式図
【図６Ｄ】比較例によるスクリーン印刷版を用いて行ったシミュレーション結果を示す模式図
【図６Ｅ】比較例によるスクリーン印刷版を用いて行ったシミュレーション結果を示す模式図
【図６Ｆ】比較例によるスクリーン印刷版を用いて行ったシミュレーション結果を示す模式図
【図７Ａ】実施形態におけるスクリーン印刷版を用いて行ったシミュレーション結果を示す模式図
【図７Ｂ】実施形態におけるスクリーン印刷版を用いて行ったシミュレーション結果を示す模式図
【図７Ｃ】実施形態におけるスクリーン印刷版を用いて行ったシミュレーション結果を示す模式図
【図７Ｄ】実施形態におけるスクリーン印刷版を用いて行ったシミュレーション結果を示す模式図
【図７Ｅ】実施形態におけるスクリーン印刷版を用いて行ったシミュレーション結果を示す模式図
【図７Ｆ】実施形態におけるスクリーン印刷版を用いて行ったシミュレーション結果を示す模式図
【図８Ａ】変形例による金属箔のリブ形状を示す断面図
【図８Ｂ】別の変形例による金属箔のリブ形状を示す断面図
【図９Ａ】別の変形例による金属箔のリブ形状を示す断面図
【図９Ｂ】別の変形例による金属箔のリブ形状を示す断面図
【図９Ｃ】別の変形例による金属箔のリブ形状を示す断面図
【図９Ｄ】別の変形例による金属箔のリブ形状を示す断面図
【図９Ｅ】別の変形例による金属箔のリブ形状を示す断面図
【図９Ｆ】別の変形例による金属箔のリブ形状を示す断面図
【図９Ｇ】別の変形例による金属箔のリブ形状を示す断面図
【図９Ｈ】別の変形例による金属箔のリブ形状を示す断面図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１４】
（実施形態）
図１は、例示的な太陽電池セル２の概略構成を示す平面図である。
【００１５】
図１に示す太陽電池セル２は、複数のフィンガー電極４と、複数のバスバー電極６と、基板８とを備える。フィンガー電極４およびバスバー電極６はともに、基板８上にスクリーン印刷によって形成された表面電極である。基板８は、太陽光を受けて電子・正孔対を生成させる半導体基板であるとともに、フィンガー電極４およびバスバー電極６を支持する支持体である。基板８は、フィンガー電極４およびバスバー電極６が印刷される印刷対象物の一例である。基板８は例えばシリコンなどにより形成される。
【００１６】
フィンガー電極４は、太陽光によって生成される電子または正孔をそれぞれ収集する電極である。フィンガー電極４は、互いに平行な例えば８０〜１２０本の線状の印刷物であり、バスバー電極６に直交するように延びる。バスバー電極６は、フィンガー電極４で収集された電子または正孔を集める電極である。バスバー電極６はフィンガー電極４と同様に、互いに平行な例えば２〜十数本の線状の印刷物として設けられている。図１に示すように、フィンガー電極４の本数はバスバー電極６の本数よりも多く設けられ、フィンガー電極４の幅はバスバー電極６の幅よりも細く設定される。図１に示すフィンガー電極４およびバスバー電極６の本数および幅は模式的である。
【００１７】
バスバー電極６は、同じ太陽電池を構成する別の太陽電池セルのバスバー電極（図示せず）に直列的に接続されている。このような接続形態により、複数の太陽電池セルでそれぞれ収集した電子または正孔を、バスバー電極６を通じて集約し、電気を生成することができる。すなわち、複数の太陽電池セル２で生成した電子・正孔対を集約して、１つの太陽電池として電気を発生させることができる。
【００１８】
前述した太陽電池セル２のフィンガー電極４を基板８上にスクリーン印刷するための部材として、スクリーン印刷版が利用される。本実施形態による発明は、このようなスクリーン印刷版およびそれに用いられる金属箔に関する。以下、本実施形態によるスクリーン印刷版およびそれに用いられる金属箔について説明する。
【００１９】
図２は、本実施形態におけるスクリーン印刷版９の分解斜視図である。図３は、スクリーン印刷版９の平面図である。
【００２０】
図２に示すように、スクリーン印刷版９は、金属箔１０と、樹脂１２とを備える。金属箔１０は厚みの薄い部材であり、金属箔１０の裏面に樹脂１２が設けられる。図３に示すように、金属箔１０の裏面上に樹脂１２を設ける方法については後述する。
【００２１】
図３に示すスクリーン印刷版９の中央部には、複数の孔１４が設けられている。複数の孔１４は、金属箔１０に設けられる複数の開口部１６と、樹脂１２に形成される印刷パターン開口１３とがあわさって形成されている。図３に示す例では、平面視における孔１４のそれぞれの形状は略長方形状である。これらの孔１４は、フィンガー電極４の原料であるスクリーン印刷用のペースト（銀ペースト）を通過させる開口として機能する。図３に示すように、略長方形状あるいは矩形状を有する複数の孔１４が、後述する印刷時におけるスキージの移動方向であるＸ方向に沿って間隔を空けて配列されている。
【００２２】
図２、図３では、スクリーン印刷版９の一部のみが表されている。例えば、図３では一列の孔１４のみを図示しているが、図１に示したフィンガー電極４の本数に応じて複数列の孔がスクリーン印刷版９に設けられている。図２、図３では省略しているが、バスバー電極６を印刷するための開口がスクリーン印刷版９に設けられてもよい。さらに、図２、図３では省略しているが、樹脂１３を固定するための開口（感光性乳剤固定用開口）、および、アライメントを行うための開口（アライメント用開口）が金属箔１０に設けられている。
【００２３】
金属箔１０は、金属を圧延して形成された部材（圧延金属箔）である。金属箔１０の厚みは例えば５μｍ〜３０μｍである。金属箔１０は、スクリーン印刷版９の表側であるペーストを塗布する側（スキージに接触する側）に配置される。金属箔１０は、スキージによって塗布されるペーストを複数の孔１４に通過させる機能を有する。図２などに示すように、金属箔１０には複数の開口部１６が形成される。開口部１６は前述したように複数の孔１４を形成するものであり、後述する樹脂１２の印刷パターン開口１３に対向する位置に配置される。複数の開口部１６はＸ方向に沿って間隔を空けて配列されている。開口部１６のそれぞれの間隔は、孔１４のそれぞれの間隔に等しい。図２、図３に示す例では、平面視における開口部１６の形状は、両端部が丸みを帯びたスリット形状であるが、このような形状に限定されない。ここでいう両端部とは、Ｘ方向に交差する方向であってスクリーン印刷版９の表面に平行なＹ方向の一方側と他方側の端部である。複数の開口部１６は、それぞれの中心部が略一直線に並ぶように配列されている。金属箔１０に開口部１６を形成するには例えば、圧延金属箔を片面側あるいは両面側からエッチングすればよい。
【００２４】
樹脂１２は、印刷パターン開口１３を形成する樹脂である。樹脂１２は、金属箔１０の裏面に設けられている。すなわち、樹脂１２は、スクリーン印刷版９の裏側であるペーストを吐出する側（ペーストを塗布する側とは逆側）に設けられている。また、樹脂１２を金属箔１０の裏面に設ける場合、まず、金属箔１０の裏側全面に樹脂（液体状の感光性乳剤）を塗布して乾燥させる。乾燥させた後、開口させる印刷パターン開口１３に対応する部分をマスクで覆い、マスクで覆った箇所以外を露光する。露光した箇所の樹脂を硬化させ、マスクで覆った箇所の開口させる部分の樹脂を現像により除去する。これにより、印刷パターン開口１３を形成する樹脂１２が金属箔１０の裏面に設けられる。このように設けられる樹脂１２は、そのＺ方向の厚みにより印刷するペースト量を制御するとともに、金属箔１０と前述した基板８とが直接接触することを防止する。
【００２５】
印刷パターン開口１３は、スキージの移動方向であるＸ方向に細長く延びる矩形状の開口である。印刷パターン開口１３は、金属箔１０の複数の開口部１６の中心部分に対向する位置に配置される。
【００２６】
このような構成を有する金属箔１０および樹脂１２によって、図３に示すスクリーン印刷版９が構成される。スクリーン印刷版９の表側の面（スキージが接触する「スキージ面」）は、金属箔１０の表面により構成され、スクリーン印刷版９の裏側の面（ペーストが吐出される印刷面）は、樹脂１２により構成される。スクリーン印刷版９の中央部には、前述したように、金属箔１０の開口部１６と樹脂１２の印刷パターン開口１３によって略長方形状の複数の孔１４が形成される。
【００２７】
図３に示したスクリーン印刷版９の断面図を図４Ａ、図４Ｂに示す。図４Ａは、図３のＡ−Ａ断面を示す断面図であり、図４Ｂは、図３のＢ−Ｂ断面を示す断面図である。Ａ−Ａ断面およびＢ―Ｂ断面はともに、金属箔１０の開口部１６を含む位置でのＹ方向に垂直な断面である。Ａ−Ａ断面は樹脂１２が設けられる断面であり、Ｂ−Ｂ断面は樹脂１２が設けられない断面であり、孔１４が含まれる。
【００２８】
図４Ｂに示すように、金属箔１０は、複数の開口部１６（孔１４）を形成する部分形状として、複数のリブ形状（rib shape）１８を有する。リブ形状１８は、隣り合う開口部１６と開口部１６の間に配置される金属箔１０の部分形状である。複数の開口部１６と同様に、リブ形状１８もスキージの移動方向であるＸ方向に沿って間隔を空けて設けられている。複数の開口部１６をエッチングにより形成する場合、リブ形状１８は当該エッチングにおいてマスクにより保護される部分である。
【００２９】
図４Ａに示すＡ−Ａ断面では、リブ形状１８の周囲に樹脂１２が設けられている。具体的には、隣り合うリブ形状１８とリブ形状１８の間の空間にまで樹脂１２が設けられている。このような配置により、リブ形状１８を有する金属箔１０と樹脂１２の相対的な移動が規制される。本実施形態では、リブ形状１８の表面１８ａと樹脂１２の表面１２ａとが略面一である。前述したように、開口部１６とは別の開口（感光性乳剤固定用開口）を金属箔１０に設け、その開口に樹脂１２の一部を貫入させている。これにより、金属箔１０と樹脂１２を別の箇所で嵌合させて相対的な移動を規制している。
【００３０】
本実施形態のリブ形状１８は、逆台形（上底が下底よりも長い台形）の断面形状を有する。より具体的には、上底の成す２つの角度のうち、一方の角度が鋭角であり、もう一方の角度が鈍角である逆台形状としている。リブ形状１８のそれぞれは、ペーストが塗布される表面側において２箇所の角部を有する。具体的には、図４Ｂに示すように、スキージの移動方向であるＸ方向の上流側における角部として第１の角部２０が設けられ、下流側における角部として第２の角部２２が設けられる。
【００３１】
本実施形態のリブ形状１８では、図４Ｂに示す断面において、第１の角部２０の成す角度α１および第２の角部２２の成す角度β１が所望の角度に設定されている。具体的には、第２の角部２２の成す角度β１が、第１の角部２０の成す角度α１よりも大きく設定されている。これにより、印刷時において金属箔１０の表面上にスキージを移動させて複数の開口部１６にペーストを進入させる際に、ペーストの進入しにくい下流側の辺にも隙間なくペーストを進入させ、ペーストによる印刷物（フィンガー電極４）の断線を抑制するものである。具体的な作用・効果については後述する。
【００３２】
リブ形状１８は、図４Ｂに示す断面において４つの辺２４、２６、２８、３０を有する。辺２４は、リブ形状１８の表面側の辺である。辺２６は、リブ形状１８の裏面側の辺である。辺２８は、リブ形状１８の上流側の辺である。辺３０は、リブ形状１８の下流側の辺である。辺２４および辺２６は互いに平行であるが、辺２８および辺３０は互いに平行ではない。さらに、図４Ｃに示すように、Ｘ方向において、表面側の辺２４の長さａは、裏面側の辺２６の長さｂよりも長く設定されている。具体的には、表面側の辺２４の長さａは１０〜３０μｍに設定され、裏面側の辺２６の長さｂは１〜２５μｍに設定される。また、リブ形状１８の厚みｃ（金属箔１０の厚み）は、５〜３０μｍに設定されている。
【００３３】
第１の角部２０は、表面側の辺２４と上流側の辺２８により形成される。第２の角部２２は、表面側の辺２４と下流側の辺３０により形成される。
【００３４】
本実施形態では、第１の角部２０の成す角度α１を４０°以上９０°未満に設定している（例えば６０°）。また、第２の角部２２の成す角度β１を９０°以上１４０°以下に設定している（例えば１２０°）。このような角度の設定により、リブ形状１８の断面形状を、上底の成す２つの角度のうち、一方の角度α１が鋭角であり、もう一方の角度β１が鈍角である逆台形状としている。これにより、前述した印刷物としてのフィンガー電極４における断線をより防止し、フィンガー電極４の信頼性をさらに向上させるものである。具体的な作用・効果については後述する。また、ａ＞ｂとすることにより、リブ形状１８の直下へのペースト回り込み不足による断線の可能性を抑制するとともに、印刷されたフィンガー電極４の高低差が大きくなることを防いでいる。フィンガー電極４の高低差が大きくなることを防ぐことにより、フィンガー電極４の電気抵抗値が増加して太陽電池の変換効率が低下することを防ぐことができる。
【００３５】
上述した金属箔１０および樹脂１２を有するスクリーン印刷版９を用いて、基板８上にペーストを印刷してフィンガー電極４を形成する方法について、図５Ａ−図５Ｃを参照しながら説明する。
【００３６】
図５Ａ−５Ｃは、図４Ｂと同様にＢ―Ｂ断面を示す図である。図５Ａに示すように、基板８上にスクリーン印刷版９が配置されており、金属箔１０のリブ形状１８は基板８の表面に対して間隔を開けて配置されている。図５Ａでは示されていないが、金属箔１０の裏面に設けられる樹脂１２の少なくとも一部が、基板８に接触するように配置されている。
【００３７】
印刷時には、スクリーン印刷版９のスキージ面を鉛直上面とし、印刷面を鉛直下面とする。印刷面を、スクリーン印刷する基板８に対向させる。一方、スキージ面にはペースト３４を載せると共に、スキージ３２を図５Ａの右から左（Ｘ方向）へ移動させる。このような状態でスキージ３２をＸ方向に移動させて、ペースト３４を金属箔１０の開口部１６から充填させる。図５Ａに示すように、スキージ３２はＸ方向に傾斜した状態で配置されている。傾斜したスキージ３２と金属箔１０の間には、ペースト３４が挟まれるように充填されている。ペースト３４はフィンガー電極４の印刷原料、すなわち、基板８上に印刷される印刷物の原料である。ペースト３４としては例えば、粘度の高い導電性の銀ペーストが用いられる。スキージ３２を傾斜させた状態で、複数の開口部１６の配列方向であるＸ方向に沿ってスキージ３２を移動させる。スキージ３２の移動によって、Ｘ方向の上流側から順にペースト３４がリブ形状１８の間に形成された開口部１６に進入する。開口部１６に進入したペースト３４はリブ形状１８の周囲に充填されながら、下方に移動する。下方に移動したペースト３４はリブ形状１８の下方（裏面側の辺２６の下方）において上流側と下流側で互いに結合する。スキージ３２が通過した後は、スクリーン印刷版９の張力（テンション）によりスクリーン印刷版９と基板８とが離れる。
【００３８】
スクリーン印刷版９が基板８から離れた直後の状態を図５Ｂに示す。図５Ｂに示すように、リブ形状１８を除く部分にペースト３４が充填されている。基板８上に印刷されたペースト３４の上面には、リブ形状１８に応じた規則的な凹凸が形成されている。その後、凹凸を有するペースト３４は図５Ｃに示すようにレベリング過程を経て、凹凸は緩和される。このようにして、スクリーン印刷が行われ、孔１４および開口部１６の配列に対応したフィンガー電極４が形成される。前述したスクリーン印刷版９の孔１４（開口部１６）の幅を細く設定しているため、幅の小さいフィンガー電極４を形成することができる。
【００３９】
このような金属箔１０を有するスクリーン印刷版９を用いてスクリーン印刷することで、複数の孔１４にできるだけ隙間なくペースト３４を充填することができる。この効果は、前述したリブ形状１８における２つの角部（第１の角部２０、第２の角部２２）の成す角度を所望の角度に設定することで達成している。具体的には、第１の角部２０を構成する上流側の辺２８は、Ｘ方向に移動されるスキージ３２に向かい合っており、スキージ３２はＸ方向に傾斜した状態でペースト３４をＸ方向に移動させる。よって、ペースト３４は、上流側の辺２８に向けて斜め下方に押し出されるように移動する。これにより、ペースト３４は上流側の辺２８に衝突し、ずり応力を受けるため粘度が低下する。粘度の低下により、ペースト３４の流動性が増し、下方へ流入しやすくなる。一方で、ペースト３４は第２の角部２２を構成する下流側の辺３０に直接的に衝突しないため、粘度の低下が生じにくく流動性も増しにくい。また、下流側の辺３０はスキージ３２に向かい合っていないため、主にペースト３４の自重により下方へ進入する必要があり、ペースト３４が奥まで進入しにくい。
【００４０】
このような事情を受けて、本実施形態の金属箔１０では、リブ形状１８における第２の角部２２の成す角度β１が、第１の角部２０の成す角度α１よりも大きく設定されている。これにより、リブ形状の断面を左右対称な逆台形状として２つの角部の成す角度を同じ鋭角にした場合に比べて、辺３０側に生じる死角領域がなくなり、ペーストを進入させにくいリブ形状１８の下流側の辺３０に接触する箇所にもペースト３４を進入させやすくなる。このため、スクリーン印刷時にペースト３４の充填されない空隙が少なくなり、スクリーン印刷して形成されたフィンガー電極４の断線を少なくすることができ、フィンガー電極４の信頼性を向上させることができる。
【００４１】
上記効果を検証するためのシミュレーション例を図６Ａ−図６Ｆおよび図７Ａ−図７Ｆに示す。図６Ａ−図６Ｆでは、本実施形態のスクリーン印刷版９の比較例として、前述したリブ形状の断面を、上底の成す角度がともに鋭角である逆台形状とした金属箔を有するスクリーン印刷版１００を用いて、スクリーン印刷を行ったシミュレーション結果を示す。図６Ａの拡大図に示すように、金属箔のリブ形状１０２において、上流側の角部１０４の成す角度α２と下流側の角部１０６の成す角度β２が同じ鋭角に設定されている。一方で、図７Ａ−図７Ｆでは、前述した実施形態のスクリーン印刷版９を用いてスクリーン印刷を行ったシミュレーション結果を示す。前述したように、実施形態のスクリーン印刷版９では、金属箔１０におけるリブ形状１８の断面を、上底の成す一方の角度が鋭角でありもう一方の角度が鈍角である逆台形状としている。図７Ａの拡大図に示すように、金属箔１０のリブ形状１８において、上流側の第１の角部２０の成す角度α１は鋭角に設定され、下流側の第２の角部２２の成す角度β１は鈍角に設定されている。
【００４２】
図６Ａ−図６Ｆおよび図７Ａ−７Ｆでは、スキージ３２の移動に伴うペースト３４の充填状態の時間推移が表される。
【００４３】
図６Ｆに示すように、ペースト３４の充填が終了した時点において、リブ形状１０２の上流側の辺１０８に隣接する箇所にはペースト３４が完全に充填されている。一方で、下流側の辺１１０に隣接する箇所にはペースト３４は完全に充填されておらず、ペースト３４が充填されていない空間（すなわち気泡）１１２が存在する。このような気泡１１２は、印刷物の断線の原因となり得る。下流側の辺１１０に隣接する箇所に気泡１１２が生じる原理としては、前述したように、Ｘ方向にスキージ３２による充填の推進力を受けているため、下流側の死角領域にはペースト３４が侵入しにくいことに加えて、ペースト３４が下流側の辺１１０に直接的に衝突せず、衝突に伴うずり応力によってペースト３４の粘度が低下して流動性が増加することが生じにくいためと考えられる。
【００４４】
上記シミュレーション結果に対して、本実施形態の金属箔１０では、リブ形状１８における下流側の第２の角部２２の成す角度β１が、上流側の第１の角部２０の成す角度α１よりも大きく設定されている。これにより、ペーストを進入させにくいリブ形状１８の下流側の辺３０に接触する箇所にもペースト３４を進入させやすくすることができる。図７Ｆに示す状態では、下流側の辺３０に接触する位置において、図６Ｆに示す気泡１１２よりも大幅に小さいわずかな気泡３６しか生じていないことが分かる。
【００４５】
上述したように、本実施形態の金属箔１０は、スクリーン印刷用のスクリーン印刷版９に用いられる金属箔１０である。金属箔１０において、複数の開口部１６が一方向（Ｘ方向）に沿って設けられている。また、隣り合う開口部１６と開口部１６の間のリブ形状１８は、Ｘ方向の一方側と他方側に第１の角部２０と第２の角部２２とを有する。また、金属箔１０の表面に垂直かつＸ方向に平行な断面において、第２の角部２２の成す角度β１が第１の角部２０の成す角度α１よりも大きく設定されている。このような構成において、金属箔１０でスクリーン印刷する際には、金属箔１０の表面上でスキージ３２をＸ方向に沿って移動させることで、印刷用のペースト３４を複数の開口部１６に進入させる。このとき、第１の角部２０（角度α１）をスキージ３２の移動方向の上流側、第２の角部２２（角度β１）を下流側に配置した状態でスキージ３２を移動させることで、ペースト３４を進入させにくいリブ形状１８の下流側の辺３０にもペースト３４を進入させやすくなる。これにより、スクリーン印刷された印刷物であるフィンガー電極４において、ペースト３４の充填されない空隙が少なくなる。このため、フィンガー電極４の断線を少なくすることができ、フィンガー電極４の信頼性を向上させることができる。
【００４６】
本実施形態では、金属箔１０の表面上を印刷時に移動するスキージ３２の移動方向であるＸ方向は、複数の開口部１６が配列される方向に一致する。さらに、印刷時におけるスキージ３２の移動方向の上流側にリブ形状１８の第１の角部２０が配置され、下流側に第２の角部２２が配置される。このような配置において金属箔１０上にスキージ３２を移動させることで、ペースト３４を進入させにくいリブ形状１８の下流側の辺３０にもペースト３４を進入させやすくなる。これにより、スクリーン印刷されたフィンガー電極４においてペースト３４の充填されない空隙が少なくなり、フィンガー電極４の断線を少なくすることができ、フィンガー電極４の信頼性を向上させることができる。
【００４７】
さらに本実施形態では、リブ形状１８における第２の角部２２（下流側）の成す角度β１を９０°以上１４０°以下に設定している（例えば１２０°）。このように、第２の角部２２の成す角度を９０°以上の鈍角に設定することにより、当該角度を鋭角に設定した場合に比べて、ペースト３４を下流側の辺３０に接触する箇所に移動させやすくすることができる。また、当該角度を１４０°以下に設定することにより、１４０°より大きく設定した場合に比べて、ペースト３４をより下方に進入させやすくすることができる。これにより、スクリーン印刷されたフィンガー電極４においてペースト３４の充填されない空隙が少なくなり、フィンガー電極４の断線を少なくすることができ、フィンガー電極４の信頼性を向上させることができる。
【００４８】
さらに本実施形態では、リブ形状１８における第１の角部２０（上流側）の成す角度α１を４０°以上９０°未満に設定している（例えば６０°）。このように、第１の角部２０の成す角度を９０°未満の鋭角に設定することにより、当該角度を鈍角に設定した場合に比べて、ペースト３４をより下方かつ下流側に移動させやすくすることができる。これは、ペースト３４がスキージ３２に押されて開口部１６に進入した際に、傾斜したリブ形状１８（上流側の辺２８）からより大きなせん断応力を受けるために、粘度が低下し流動性が高まるからである。これにより、リブ形状１８の下方においてペースト３４を上流側と下流側でより結合しやすくすることができる。また、当該角度を４０°以上に設定することにより、リブ形状１８の先端部（第１の角部２０）が欠損することを防ぐことができ、金属箔１０の耐久性を高めている。なお、４０°未満に設定すると、ペースト３４の進入時に上流側の辺２８にペースト３４が衝突する割合が低くなり、ペースト３４の粘度が十分低くならず、リブ形状１８の直下への回り込みも促進されない。よって、４０°以上に設定することで、ペースト３４をより下方に進入させやすくすることができる。このような角度の設定により、スクリーン印刷されたフィンガー電極４においてペースト３４の充填されない空隙が少なくなり、スクリーン印刷して形成されたフィンガー電極４の断線を少なくすることができ、フィンガー電極４の信頼性を向上させることができる。
【００４９】
本実施形態の金属箔１０では、リブ形状１８における表面側の辺２４の長さａ（Ｘ方向）は１０〜３０μｍであり、かつ、裏面側の辺２６の長さｂ（Ｘ方向）よりも長い。さらに、リブ形状１８の厚みｃは５〜３０μｍである。このような寸法により、表面側の辺２４の長さａを過度に長くせず、所定範囲内に設定することで、フィンガー電極４の断線を少なくすることができる。また、裏面側の辺２６の長さｂをさらに短くすることで、リブ形状１８の直下にペースト３４が回り込みやくすなり、フィンガー電極４の断線を少なくすることができるとともに、印刷されたフィンガー電極４の高低差を小さくすることが可能である。さらに、リブ形状１８の厚みを過度に厚くせず、所定範囲内に設定することで、リブ形状１８の下部から背後へのペースト回り込みが促進され、フィンガー電極４の断線をさらに少なくすることができる。
【００５０】
本実施形態の金属箔１０は、太陽電池セル２のフィンガー電極４をスクリーン印刷するためのスクリーン印刷版９に用いられている。印刷の幅を小さくすることが強く求められるフィンガー電極４が印刷対象であっても、上述したようなリブ形状１８を含む金属箔１０を用いることで、印刷されたフィンガー電極４における断線を少なくし、フィンガー電極４の信頼性を向上させることができる。
【００５１】
また、本実施形態のスクリーン印刷版９は、スクリーン印刷用の金属箔１０と、樹脂１２とを備える。樹脂１２は、金属箔１０の裏面に設けられ、金属箔１０の複数の開口部１６に対向する位置に印刷パターン開口１３を形成する。このような構成によれば、上述したようなリブ形状１８を有する金属箔１０をスクリーン印刷版９に用いることで、印刷されたフィンガー電極４における断線を少なくし、フィンガー電極４の信頼性を向上させることができる。
【００５２】
本実施形態のスクリーン印刷方法は、上述したスクリーン印刷版９を用いてフィンガー電極４を形成するものである。具体的には、樹脂１２を基板８（印刷対象物）に接触させながら、金属箔１０のリブ形状１８における第１の角部２０を上流側、第２の角部２２を下流側に配置した状態で、金属箔１０の表面上でスキージ３２をＸ方向に移動させる。スキージ３２の移動により、金属箔１０の開口部１６および樹脂１２の印刷パターン開口１３で形成された開口部にペースト３４を侵入させ、ペースト３４による印刷物であるフィンガー電極４を基板８上にスクリ−ン印刷する。このような方法によれば、上述したリブ形状１８を有する金属箔１０を含むスクリーン印刷版９を用いることで、印刷されたフィンガー電極４における断線を少なくし、フィンガー電極４の信頼性を向上させることができる。
【００５３】
以上、上述の実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、特許請求の範囲の記載等に基づいて上述の実施形態に種々の変更を加えてもよい。例えば、実施形態では、基板８が印刷対象物であって基板８上にフィンガー電極４を印刷して、太陽電池セル２を製造する場合について説明したが、このような場合に限らない。任意の物体の上にペーストを塗布してスクリーン印刷するものであれば、あらゆるスクリーン印刷版およびそれに用いられる金属箔として適用可能である。
【００５４】
また実施形態では、リブ形状１８の断面形状が、上底の成す一方の角度を鋭角としもう一方の成す角度を鈍角とした逆台形である場合について説明したが、このような場合に限らず、その他の多角形状としてもよい。例えば、図８Ａ、図８Ｂに示すようなリブ形状を採用してもよい。
【００５５】
図８Ａに示すリブ形状５０は、直角逆台形状（隣り合う１組の内角がそれぞれ直角である逆台形状）の断面を有する。このような場合であっても、リブ形状５０の下流側の第２の角部５４の成す角度β３は、上流側の第１の角部５２の成す角度α３よりも大きく設定されている。よって、本実施形態のリブ形状１８を有する金属箔１０と同様に、スクリーン印刷時にペースト３４の充填されない空隙が少なくなり、印刷して形成されたフィンガー電極４の断線を少なくすることができ、フィンガー電極４の信頼性を向上させることができる。図８Ａに示すリブ形状５０ではさらに、本実施形態のリブ形状１８と同様に、第１の角部５２の成す角度α３は４０°以上９０°未満の鋭角に設定され、第２の角部５４の成す角度β３は９０°以上１４０°以下の鈍角に設定されている。このような角度設定により、スクリーン印刷されたフィンガー電極４においてペースト３４の充填されない空隙が少なくなり、フィンガー電極４の断線を少なくすることができ、フィンガー電極４の信頼性を向上させることができる。
【００５６】
図８Ｂに示すリブ形状６０は、五角形状（表面側の辺と裏面側の辺が平行な五角形状）の断面を有する。このような場合であっても、リブ形状６０の下流側の第２の角部６４の成す角度β４は、上流側の第１の角部６２の成す角度α４よりも大きく設定されている。よって、本実施形態の金属箔１０と同様に、スクリーン印刷されたフィンガー電極４においてペースト３４の充填されない空隙が少なくなり、フィンガー電極４の断線を少なくすることができ、フィンガー電極４の信頼性を向上させることができる。図８Ｂに示すリブ形状６０でも同様に、第１の角部６２の成す角度α４は４０°以上９０°未満の鋭角に設定され、第２の角部６４の成す角度β４は９０°以上１４０°以下の鈍角に設定されている。このような角度設定により、スクリーン印刷されたフィンガー電極４においてペースト３４の充填されない空隙が少なくなり、フィンガー電極４の断線を少なくすることができ、フィンガー電極４の信頼性を向上させることができる。
【００５７】
さらに、実施形態では、リブ形状１８の断面を構成する辺２４、２６、２８、３０がいずれも直線状である場合について説明したが、このような場合に限らず、曲線が含まれてもよい。その変形例を図９Ａ−図９Ｈに示す。図９Ａ−図９Ｈに示すリブ形状７０、７２、７４、７６、７８、８０、８２、８４はいずれも、上流側の辺７０ａ、７２ａ、７４ａ、７６ａ、７８ａ、８０ａ、８２ａ、８４ａと、下流側の辺７０ｂ、７２ｂ、７４ｂ、７６ｂ、７８ｂ、８０ｂ、８２ｂ、８４ｂが曲線状である。一方で、表面側の辺７０ｃ、７２ｃ、７４ｃ、７６ｃ、７８ｃ、８０ｃ、８２ｃ、８４ｃと、裏面側の辺７０ｄ、７２ｄ、７４ｄ、７６ｄ、７８ｄ、８０ｄ、８２ｄ、８４ｄは直線状であり、互いに平行である。
【００５８】
図９Ａ−図９Ｈに示すいずれのリブ形状７０、７２、７４、７６、７８、８０、８２、８４においても、下流側の角部の成す角度は、上流側の角部の成す角度よりも大きく設定されている。角部が曲線を含む辺で構成される場合には、リブ形状の角部の成す角度は近似的に求めることができる。例えば、図９Ａに示すリブ形状において、上流側の辺７０ａの端部７０ｅと端部７０ｆを結ぶ仮想線７０ｇと、表面側の辺７０ｃとが成す角度α５を、上流側の角部が成す角度として求めてもよい。同様に、下流側の辺７０ｂの端部７０ｈと端部７０ｉを結ぶ仮想線７０ｊと、表面側の辺７０ｃとが成す角度β５を、下流側の角部が成す角度として求めてもよい。図９Ａに示すように、下流側の角部の成す角度β５は、上流側の角部の成す角度α５よりも大きく設定されている。その他のリブ形状についても同様である。
【００５９】
上述した角部の角度設定によれば、図９Ａ−図９Ｈに示すリブ形状７０、７２、７４、７６、７８、８０、８２、８４を有する金属箔およびそれを備えるスクリーン印刷版は、本実施形態の金属箔１０およびスクリーン印刷版９と同様の効果を奏することができる。すなわち、スクリーン印刷されたフィンガ−電極４においてペースト３４の充填されない空隙が少なくなり、フィンガー電極４の断線を少なくすることができ、フィンガー電極４の信頼性を向上させることができる。このように、リブ形状７０、７２、７４、７６、７８、８０、８２、８４の辺を、曲線を含んで構成することで、様々な形状のリブ形状を形成することができ、リブ形状の設計の柔軟性を高めることができる。なお、図９Ａ−図９Ｈに示すリブ形状７０、７２、７４、７６、７８、８０、８２、８４を形成するためには例えば、圧延金属箔の表面側と裏面側から、様々な角度および位置からエッチングすることにより形成してもよい。
【００６０】
なお、上記様々な実施形態のうちの任意の実施形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明は、スクリーン印刷用の金属箔およびそれを備えるスクリーン印刷版であれば適用可能である。
【符号の説明】
【００６２】
２  太陽電池セル
４  フィンガー電極（印刷物）
６  バスバー電極
８  基板
９  スクリーン印刷版
１０  金属箔
１２  樹脂（感光性乳剤）
１２ａ  表面
１３  印刷パターン開口
１４  孔
１６  開口部
１８  リブ形状
１８ａ  表面
２０  第１の角部
２２  第２の角部
２４  辺（表面側）
２６  辺（裏面側）
２８  辺（上流側）
３０  辺（下流側）
３２  スキージ
３４  ペースト
３６  気泡
５０  リブ形状
５２  第１の角部
５４  第２の角部
６０  リブ形状
６２  第１の角部
６４  第２の角部
７０、７２、７４、７６、７８、８０、８２、８４  リブ形状
７０ａ、７２ａ、７４ａ、７６ａ、７８ａ、８０ａ、８２ａ、８４ａ  辺（上流側）
７０ｂ、７２ｂ、７４ｂ、７６ｂ、７８ｂ、８０ｂ、８２ｂ、８４ｂ  辺（下流側）
７０ｃ、７２ｃ、７４ｃ、７６ｃ、７８ｃ、８０ｃ、８２ｃ、８４ｃ  辺（表面側）
７０ｄ、７２ｄ、７４ｄ、７６ｄ、７８ｄ、８０ｄ、８２ｄ、８４ｄ  辺（裏面側）
７０ｅ、７０ｆ、７０ｈ、７０ｉ  端部
７０ｇ、７０ｊ  仮想線
１００  スクリーン印刷版
１０２  リブ形状
１０４  角部
１０６  角部
１０８  辺（上流側）
１１０  辺（下流側）
１１２  気泡
【図１】
2017222079.tif 000003
【図２】
2017222079.tif 000004
【図３】
2017222079.tif 000005
【図４Ａ】
2017222079.tif 000006
【図４Ｂ】
2017222079.tif 000007
【図４Ｃ】
2017222079.tif 000008
【図５Ａ】
2017222079.tif 000009
【図５Ｂ】
2017222079.tif 000010
【図５Ｃ】
2017222079.tif 000011
【図６Ａ】
2017222079.tif 000012
【図６Ｂ】
2017222079.tif 000013
【図６Ｃ】
2017222079.tif 000014
【図６Ｄ】
2017222079.tif 000015
【図６Ｅ】
2017222079.tif 000016
【図６Ｆ】
2017222079.tif 000017
【図７Ａ】
2017222079.tif 000018
【図７Ｂ】
2017222079.tif 000019
【図７Ｃ】
2017222079.tif 000020
【図７Ｄ】
2017222079.tif 000021
【図７Ｅ】
2017222079.tif 000022
【図７Ｆ】
2017222079.tif 000023
【図８Ａ】
2017222079.tif 000024
【図８Ｂ】
2017222079.tif 000025
【図９Ａ】
2017222079.tif 000026
【図９Ｂ】
2017222079.tif 000027
【図９Ｃ】
2017222079.tif 000028
【図９Ｄ】
2017222079.tif 000029
【図９Ｅ】
2017222079.tif 000030
【図９Ｆ】
2017222079.tif 000031
【図９Ｇ】
2017222079.tif 000032
【図９Ｈ】
2017222079.tif 000033