(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池基板と、前記太陽電池基板の主面上に形成された表面保護層とを備える太陽電池の製造方法であって、
柱状のブランケットの柱面上に所定のパターンで樹脂材料を貼付する工程Ａと、
前記樹脂材料を前記太陽電池基板の主面上に転写することにより前記表面保護層を形成する工程Ｂとを備え、
前記工程Ｂでは、
前記太陽電池基板の主面上において、前記ブランケットを前記ブランケットの軸心を中心として所定の方向に回動し、
前記所定のパターンは、前記所定の方向に沿って前記樹脂材料が形成されない非形成領域を有する
ことを特徴とする太陽電池の製造方法。
【請求項２】
前記太陽電池基板は、受光により光生成キャリアを生成する光電変換部と、前記光電変換部から前記光生成キャリアを集電する細線電極と、前記細線電極から前記光生成キャリアを集電するバスバー電極とを有しており、
前記工程Ｂにおいて、
前記非形成領域と前記バスバー電極とは対向する
ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面保護層を備える太陽電池の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池は、クリーンで無尽蔵に供給される太陽光を直接電気に変換することができるため、新しいエネルギー源として期待されている。
【０００３】
一般的に、太陽電池は、受光により光生成キャリアを生成する光電変換部と、光電変換部上に形成された細線電極及びバスバー電極とを備える。細線電極は、光電変換部から光生成キャリアを集電する。バスバー電極は、細線電極から光生成キャリアを集電する。バスバー電極上には、太陽電池どうしを互いに接続するための配線材が配設される。バスバー電極は、光電変換部上において、ライン状に設けられる。
【０００４】
ここで、樹脂材料を太陽電池基板の主面に塗布することにより表面保護層を形成することが知られている（例えば、特許文献１参照）。このような表面保護層によれば、太陽電池の表面を機械的に保護することができる。また、太陽電池の耐湿性を向上させることができる。
【０００５】
バスバー電極上には配線材が配設されるため、樹脂材料は、平面視においてバスバー電極から離間するように塗布される。即ち、太陽電池基板の主面は、バスバー電極が延びる所定の方向に沿って樹脂材料が塗布されない非塗布領域と、樹脂材料が塗布される塗布領域とに区別される。
【０００６】
このような樹脂材料は、スプレー法やスクリーン印刷法を用いて塗布することができる。
【特許文献１】特開２００７−１４１９６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、スプレー法を用いて樹脂材料を塗布する場合、非塗布領域にマスキングを施す必要があるため簡便ではない。
【０００８】
また、スクリーン印刷法を用いて樹脂材料を塗布する場合、樹脂材料が非塗布領域に広がらないように高粘度の樹脂材料を用いる必要があるため、樹脂材料の選択自由度が低い。
【０００９】
そこで、ブランケットを用いる印刷法、例えば、オフセット印刷法により樹脂材料を塗布することが考えられる。具体的には、柱状のブランケットを太陽電池基板の主面上で回動させることにより、ブランケットに貼付された樹脂材料を太陽電池基板の主面上に転写する。このような印刷法によれば、予めパターン化された樹脂材料を太陽電池基板の主面に転写することができる。従って、非塗布領域にマスキングを施す必要はなく、また、樹脂材料の選択自由度は高い。
【００１０】
しかしながら、樹脂材料に含まれる有機溶剤がブランケット内部に浸潤するため、ブランケットは膨潤により樽形に変形する。このような樽形のブランケットを用いると、樹脂材料は全体的に歪んで転写される。そのため、樹脂材料が非塗布領域に転写されることを回避すべく、予め非塗布領域を広く設定しておく必要があった。その結果、太陽電池の耐湿性が低下するという問題があった。
【００１１】
そこで、本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、柱状のブランケットを用いた印刷法により精度良く表面保護層を形成することにより、耐湿性を向上させた太陽電池の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の特徴に係る太陽電池の製造方法は、太陽電池基板と、太陽電池基板の主面上に形成された表面保護層とを備える太陽電池の製造方法であって、柱状のブランケットの柱面上に所定のパターンで樹脂材料を貼付する工程Ａと、樹脂材料を太陽電池基板の主面上に転写することにより表面保護層を形成する工程Ｂとを備え、工程Ｂでは、太陽電池基板の主面上において、ブランケットをブランケットの軸心を中心として所定の方向に回動し、所定のパターンは、所定の方向に沿って樹脂材料が形成されない非形成領域を有することを要旨とする。
【００１３】
従って、ブランケットが樽状に変形したとしても、太陽電池基板の主面上において、樹脂材料が塗布されない非塗布領域を精度良くライン状に形成することができる。このように、非塗布領域を幅広に設定する必要がないため、太陽電池基板の主面上におけるより広い領域に表面保護層を形成することができる。その結果、太陽電池の耐湿性の向上を図ることができる。
【００１４】
本発明の特徴において、太陽電池基板は、受光により光生成キャリアを生成する光電変換部と、光電変換部から光生成キャリアを集電する細線電極と、細線電極から光生成キャリアを集電するバスバー電極とを有しており、工程Ｂにおいて、非形成領域とバスバー電極とは対向することが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、柱状のブランケットを用いた印刷法により精度良く表面保護層を形成することにより、耐湿性を向上させた太陽電池の製造方法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】
【００１６】
次に、図面を用いて、本発明の実施形態について説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。従って、具体的な寸法等は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００１７】
〈太陽電池の構成〉
太陽電池１の概略構成について、図１及び図２を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る太陽電池１の斜視図である。図２は、本実施形態に係る太陽電池１の平面図である。
【００１８】
太陽電池１は、図１に示すように、太陽電池基板１０と表面保護層２０とを備える。
【００１９】
太陽電池基板１０は、光電変換部１２、細線電極１４及びバスバー電極１６を備える。また、太陽電池基板１０は、太陽光を受ける受光面と、受光面の反対側に設けられた裏面とを有する。太陽電池基板１０の受光面及び裏面それぞれは、太陽電池基板１０の主面である。本実施形態において、表面保護層２０は、太陽電池基板１０の受光面上に形成される。
【００２０】
光電変換部１２は、受光により光生成キャリアを生成する。光生成キャリアとは、太陽光が光電変換部１２に吸収されて生成される正孔と電子とをいう。光電変換部１２は、太陽光を受ける受光面と、受光面の反対側に設けられた裏面とを有する。光電変換部１２の受光面及び裏面それぞれは、光電変換部１２の主面である。
【００２１】
光電変換部１２は、内部にｎ型領域とｐ型領域とを有しており、ｎ型領域とｐ型領域との界面部分で半導体接合が形成される。光電変換部１２は、単結晶Ｓｉ、多結晶Ｓｉ等の結晶系半導体材料、ＧａＡｓ、ＩｎＰ等の化合物半導体材料等の半導体材料などにより構成される半導体基板を用いて形成することができる。なお、光電変換部１２は、単結晶シリコン基板と非晶質シリコン層との間に実質的に真性な非晶質シリコン層を介挿することによりヘテロ結合界面の特性を改善した構造、いわゆるＨＩＴ構造を有していてもよい。
【００２２】
細線電極１４は、光電変換部１２から光生成キャリアを集電する集電電極である。細線電極１４は、図１及び図２に示すように、光電変換部１２の受光面上において、第１方向に沿って複数本形成される。本実施形態に係る細線電極１４は、光電変換部１２の受光面上の略全域にわたってライン状に形成される。細線電極１４の形状及び本数は、太陽電池基板１０の受光面における受光面積の割合や光生成キャリアの集電効率などを考慮して設定される。細線電極１４は、例えば、バインダーとしての樹脂材料にフィラーとしての導電性粒子を加えた導電性樹脂ペーストを用いて形成することができるが、他の材料を用いて形成してもよい。
【００２３】
なお、本実施形態に係る太陽電池基板１０は、光電変換部１２の裏面上において、細線電極１４と同様のパターンで形成された細線電極（不図示）を有する。
【００２４】
バスバー電極１６は、細線電極１４から光生成キャリアを集電する集電電極である。バスバー電極１６は、図１及び図２に示すように、光電変換部１２の受光面上において、第１方向に略直交する第２方向に沿って形成される。即ち、バスバー電極１６は、細線電極１４と交差するように形成される。本実施形態では、２本のバスバー電極１６が形成されているが、バスバー電極１６の本数は、光電変換部１２の大きさなどを考慮して適当な本数に設定される。バスバー電極１６は、細線電極１４と同様の材料を用いて形成することができる。
【００２５】
なお、本実施形態に係る太陽電池基板１０は、光電変換部１２の裏面上において、バスバー電極１６と同様のパターンで形成されたバスバー電極（不図示）を有する。
【００２６】
ここで、バスバー電極１６上には、太陽電池１どうしを電気的に接続するための配線材が接続される。具体的には、一の太陽電池１が有する光電変換部１２の受光面上に形成されたバスバー電極と、一の太陽電池１に隣接する他の太陽電池１が有する光電変換部１２の裏面上に形成されたバスバー電極とに、配線材は接続される。配線材としては、薄板状或いは縒り線状に成形された銅等の低抵抗体を用いることができる。低抵抗体の表面には、軟導電体（例えば、共晶半田など）がメッキされていてもよい。
【００２７】
次に、太陽電池１が備える表面保護層２０について説明する。表面保護層２０は、太陽電池基板１０の受光面上に形成される。バスバー電極１６上には配線材が配設されるため、表面保護層２０は、バスバー電極１６から離間する。従って、本実施形態に係る表面保護層２０は、図１に示すように、３つの積層体によって構成される。なお、本実施形態において、３つの積層体はそれぞれ分離されているが、バスバー電極１６の両端の第２方向外側において、３つの積層体はそれぞれ連結して形成されていてもよい。
【００２８】
表面保護層２０は、アクリル系樹脂等の樹脂材料を用いて形成することができるが、これに限らず他の材料を用いて形成してもよい。。本実施形態に係る表面保護層２０は、例えば、ブランケットを用いたオフセット印刷法により形成することができる。
【００２９】
〈太陽電池の製造方法〉
次に、本実施形態に係る太陽電池１の製造方法について説明する。
【００３０】
まず、太陽電池基板１０を形成する工程について説明する。ｐｎ半導体接合を基本構造として有する半導体基板を用いて光電変換部１２を形成する。
【００３１】
次に、スクリーン印刷法等の印刷法を用いて、光電変換部１２の受光面上に、集電電極（細線電極１４及びバスバー電極１６）を形成する。具体的には、まず、エポキシ系熱硬化型の銀ペーストを、光電変換部１２の受光面及び裏面上に所定のパターンで配設する。
【００３２】
ここで、本実施形態において、銀ペーストを配設する所定のパターンとは、図２に示すような櫛型状である。従って、第１方向に沿って複数本の細線電極１４を形成するとともに、第１方向に略直交する第２方向に沿ってライン状にバスバー電極１６を２本形成する。
【００３３】
次に、銀ペーストを加熱することにより溶剤を揮発させた後、さらに加熱して銀ペーストを本乾燥する。以上により、太陽電池基板１０が作製される。
【００３４】
次に、オフセット印刷装置を用いて表面保護層２０を形成する工程について、図３乃至図５を参照しながら説明する。図３は、オフセット印刷装置を用いた表面保護層２０の形成方法を説明するための図である。図４は、図３に示したＦ１方向からの矢視図である。図５は、図３に示したＦ２方向からの矢視図である。
【００３５】
まず、オフセット印刷装置の構成について説明する。オフセット印刷装置は、図３に示すように、柱状の版胴３０、柱状のブランケット３２及び樹脂槽３４を備える。なお、版胴３０は、平板状であっても構わない。
【００３６】
版胴３０は、図３に示すように、版胴３０の軸心を中心として矢印αの方向に回動する。版胴３０の柱面には、所定のパターンの凹部が形成される。具体的に、凹部の所定のパターンとは、図４に示すように、版胴３０の軸方向に従って並ぶ３つの矩形である。
【００３７】
版胴３０の下方には、樹脂材料２５を供給する樹脂槽３４が配設される。版胴３０の柱面に形成された凹部は、樹脂槽３４に蓄えられた樹脂材料２５中に浸される。図４に示すように、版胴３０が回転することにより、樹脂材料２５は版胴３０の凹部に埋め込まれる。
【００３８】
ブランケット３２は、例えば、アルミニウムによって形成された軸心と、弾性部材によって形成された外周部とによって構成される。外周部には、シリコンゴムやアクリルニトリルブタジエンゴム等を用いることができる。このようなブランケット３２は、樹脂材料２５に含まれる有機溶剤によって膨潤し、図４及び図５に示すような樽形に変形する。
【００３９】
ブランケット３２は、図３に示すように、ブランケット３２の軸心を中心として矢印βの方向に回動する。即ち、ブランケット３２は、版胴３０の回動に合わせて版胴３０とは逆方向に回動する。弾力を有するブランケット３２の柱面は、版胴３０の柱面と接触する。これにより、版胴３０の凹部に埋め込まれた樹脂材料２５は、ブランケット３２の柱面に所定のパターンで貼付される。
【００４０】
具体的には、樹脂材料２５は、図５に示すように、ブランケット３２の柱面上において、版胴３０の凹部に対応する所定のパターンで貼付される。従って、樹脂材料２５が形成される所定のパターンは、樹脂材料２５が形成されない非形成領域Ａを有する。非形成領域Ａは、ブランケット３２が回動する矢印βの方向に沿って設けられる。
【００４１】
次に、ブランケット３２の柱面に所定のパターンで貼付された樹脂材料２５を、太陽電池基板１０の受光面上に転写する工程について説明する。
【００４２】
移動可能なベルト上に太陽電池基板１０を載置する。この際、太陽電池基板１０の移動方向を、太陽電池基板１０の受光面上においてバスバー電極１６が延びる第２方向に合わせる。
【００４３】
次に、ブランケット３２を太陽電池基板１０の受光面上で回動させる。これにより、ブランケット３２の柱面上に所定のパターンで貼付された樹脂材料２５を、太陽電池基板１０の受光面上に転写する。
【００４４】
ここで、非形成領域Ａの位置は、図５に示すように、太陽電池基板１０の受光面上に形成されたバスバー電極１６の位置に対応して設定されている。従って、ブランケット３２の柱面と太陽電池基板１０の受光面とが対向する位置において、非形成領域Ａとバスバー電極１６とは対向する。その結果、バスバー電極１６上には、樹脂材料２５は転写されない。
【００４５】
次に、太陽電池基板１０の受光面上に転写された樹脂材料２５を乾燥することにより、表面保護層２０を形成する。以上により、太陽電池１が作製される。
【００４６】
〈作用及び効果〉
柱状のブランケットは、表面保護層を形成するための樹脂材料に含まれる有機溶剤によって樽形に膨潤する。このようなブランケットを用いて樹脂材料を太陽電池基板上に転写すると、樹脂材料が全体的に歪んで形成されるため、表面保護層を精度良く形成することができなかった。そのため、樹脂材料を塗布しない非塗布領域を広く設定しておく必要があった。
【００４７】
本発明者らは、表面保護層を精度良く形成する方法について検討した結果、ブランケットの柱面上において樹脂材料を形成しない非形成領域を、ブランケットが回動する方向に沿って設けることを見出した。
【００４８】
具体的には、ブランケットの回動方向に直交する方向に沿って、非形成領域をブランケットの柱面上に設けた場合、図６（ａ）に示すように、非塗布領域Ｂは弓状に歪んで設けられる。そのため、非塗布領域Ｂの幅を広くすることにより、バスバー電極１６上に表面保護層２０が形成されることを回避する必要があった。
【００４９】
一方、非形成領域をブランケットの回動方向に沿ってブランケットの柱面上に設けた場合、図６（ｂ）に示すように、非塗布領域Ｂ´はライン状に設けられる。そのため、非塗布領域Ｂ´をバスバー電極１６に沿って精度良くライン状に形成することができる。
【００５０】
本実施形態に係る太陽電池の製造方法では、柱状のブランケット３２の柱面上に所定のパターンで形成された樹脂材料２５を、太陽電池基板１０の受光面上に転写することにより表面保護層２０を形成する工程において、所定のパターンは、樹脂材料２５が形成されない非形成領域Ａを有しており、非形成領域Ａは、ブランケット３２が回動する方向に沿って設けられる。
【００５１】
従って、ブランケット３２が樽状に変形したとしても、太陽電池基板１０の受光面上において、樹脂材料が塗布されない非塗布領域を精度良くライン状に形成することができる。このように、非塗布領域を幅広に設定する必要がないため、太陽電池基板１０の受光面上におけるより広い領域に表面保護層２０を形成することができる。その結果、太陽電池１の耐湿性の向上を図ることができる。
【実施例】
【００５２】
以下、本発明に係る太陽電池モジュールの製造方法について、実施例を挙げて具体的に説明するが、本発明は、下記の実施例に示したものに限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において、適宜変更して実施することができるものである。
【００５３】
（実施例）
以下のようにして、実施例に係る太陽電池を作製した。
【００５４】
第１方向に沿って複数本形成された細線電極と、第１方向に略直交する第２方向に沿って形成されたバスバー電極とを受光面上に形成した太陽電池基板を準備した。
【００５５】
次に、オフセット印刷法を用いて、太陽電池基板の受光面上に表面保護層を形成した。具体的には、まず、アクリル樹脂を、ブランケットの柱面上に所定のパターンで形成した。所定のパターンにおいて、アクリル樹脂が形成されない非形成領域を、ブランケットが回動する方向に沿わせた。次に、このようなアクリル樹脂を、太陽電池基板を第２方向に沿って移動させながら太陽電池基板の受光面上に転写した。その後、アクリル樹脂を乾燥させることにより表面保護層を形成した。
【００５６】
本実施例では、図６（ｂ）に示したように、アクリル樹脂が塗布されない非塗布領域を、バスバー電極に精度良く沿わせることができた。
【００５７】
（比較例）
以下のようにして、比較例に係る太陽電池を作製した。
【００５８】
上記実施例と同様の太陽電池基板を準備した。
【００５９】
次に、オフセット印刷法を用いて、太陽電池基板の受光面上に表面保護層を形成した。具体的には、まず、アクリル樹脂を、ブランケットの柱面上に所定のパターンで形成した。所定のパターンにおいて、アクリル樹脂が形成されない非形成領域を、ブランケットが回動する方向と直交する方向に沿わせた。次に、このようなアクリル樹脂を、太陽電池基板を第１方向に沿って移動させながら太陽電池基板の受光面上に転写した。その後、アクリル樹脂を乾燥させることにより表面保護層を形成した。
【００６０】
本実施例では、図６（ａ）に示したように、アクリル樹脂が塗布されない非塗布領域が弓形に歪んだため、非塗布領域をバスバー電極に沿わせることができなかった。
【００６１】
（耐湿試験）
上記実施例及び比較例について耐湿試験を行った。図７は、実施例及び比較例を温度８５℃、湿度８５％の環境に１０００時間さらした場合における、太陽電池の出力値の経時変化を示す図である。なお、同図では、実施例及び比較例に係る太陽電池の出力値を、耐湿試験前におけるそれぞれの出力値を１．００として規格化して表している。
【００６２】
図７に示すように、実施例における出力値の変化は、比較例に比べて小さかった。これは、実施例では、比較例に比べて、受光面上のより広い領域に表面保護層を形成することができたためである。
【００６３】
このように、ブランケットの柱面上の非形成領域を、ブランケットの回動方向に沿わせることにより、太陽電池の耐湿性を向上させられることが確認された。
【００６４】
〈その他の実施形態〉
本発明は上記の実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【００６５】
例えば、上記実施形態では、太陽電池基板がバスバー電極を備えることとして説明したが、図８に示すように、太陽電池基板がバスバー電極を備えず、配線材を細線電極と直接接続することとしてもよい。このような場合においても、配線材が接続されるライン状領域から離間するように表面保護層の樹脂材料を転写する。
【００６６】
また、上記実施形態では、太陽電池基板の受光面上のみに表面保護層を形成することとして説明したが、太陽電池基板の裏面上のみに表面保護層を形成してもよい。また、太陽電池基板の受光面上及び裏面上の双方に表面保護層を形成してもよい。なお、太陽電池基板の受光面上または裏面上のいずれか一方に表面保護層を形成する場合には、太陽電池基板内部においてｐｎ半導体接合が形成される領域に近い方に表面保護層を形成することが好ましい。ｐｎ半導体接合が浸潤した水分によって劣化した場合、太陽電池の出力は低下し易いためである。
【００６７】
また、上記実施形態では、表面保護層をアクリル樹脂によって形成することとしたが、シリコーン樹脂、ＥＶＡ，ＰＶＡ，ＰＶＢ、ポリシラザン等の他の高分子樹脂を単独或いは組合せて用いることができる。また、これらの高分子樹脂には、金属酸化物、非金属酸化物、或いは他の添加剤を加えてもよい。
【００６８】
また、上記実施形態では、オフセット印刷法による表面保護層の形成方法について説明したが、例えば、ロールコーター法などにより表面保護層を形成してもよい。本発明は、ゴム製のブランケットを利用した印刷法において効果を得ることができる。
【００６９】
また、上記実施形態では、光電変換部の裏面上に集電電極（細線電極及びバスバー電極）を櫛型状に形成することとして説明したが、光電変換部の裏面全面を覆うように集電電極を形成していてもよい。本発明は、光電変換部の裏面上に形成される集電電極の形状を限定するものではない。
【００７０】
また、上記実施形態では、光電変換部の受光面上において、細線電極を第１方向に沿ったライン状に形成することとして説明したが、細線電極の形状はライン状でなくともよい。本発明は、細線電極の形状を限定するものではない。
【００７１】
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施形態等を含むことは勿論である。従って、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の実施形態に係る太陽電池１の斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係る太陽電池１の受光面側の平面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る太陽電池１の製造方法を説明するための図である（その１）。
【図４】図３に示したＦ１方向からの矢視図である。
【図５】図３に示したＦ２方向からの矢視図である。
【図６】ブランケットの柱面上にいて非形成領域が延びる方向とブランケットの回動方向との関係を説明するための図である。
【図７】実施例と比較例との耐湿試験結果を示す図である。
【図８】その他の実施形態に係る太陽電池の受光面側の平面図である。
【符号の説明】
【００７３】
Ａ…非形成領域
Ｂ、Ｂ´…非塗布領域
１…太陽電池
１０…太陽電池基板
１２…光電変換部
１４…細線電極
１６…バスバー電極
２０…表面保護層
２５…樹脂材料
３０…版胴
３２…ブランケット
３４…樹脂槽
【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】
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【図７】
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【図８】
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