JP5518005B2 - Method for forming solar cell electrode, printer, method for manufacturing solar cell, and method for manufacturing solar cell module - Google Patents
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Description
本発明は、太陽電池用電極の形成方法、印刷機、太陽電池セルの製造方法、および太陽電池モジュールの製造方法に関する。 The present invention is a method of forming a solar cell electrode, a printing machine, a method of manufacturing a solar cell, and a method for manufacturing a solar cell module.
21世紀を迎え、やがて枯渇すると言われている化石エネルギーの価格上昇や、大気中の二酸化炭素の増加による地球温暖化が問題となっている。これら問題の解決のために、自然エネルギーの開発が望まれている。その中でも、各国政府のエネルギー政策の後押しもあることから、特に、太陽電池による太陽光発電の普及に拍車がかかっている。 As the 21st century begins, rising prices of fossil energy, which is said to be depleted, and global warming due to an increase in carbon dioxide in the atmosphere have become problems. In order to solve these problems, development of natural energy is desired. Among them, the government's energy policy has helped to promote solar power generation using solar cells.
現在、太陽電池セルとしては、シリコン等の基板材料の受光面と、その反対側の裏面との各々に電極を備えるものが主流とされている。近年、その両面のうちの裏面のみに電極が形成された太陽電池セルも実用化されつつあるが、両面に電極が形成された太陽電池セルは、依然として多く普及している。 At present, as solar cells, those having electrodes on each of a light receiving surface of a substrate material such as silicon and a back surface on the opposite side are mainly used. In recent years, solar cells in which electrodes are formed only on the back surface of both surfaces are being put into practical use, but solar cells in which electrodes are formed on both surfaces are still widely used.
例えば、特許文献1に記載されている太陽電池の製造方法は、次のような手順を採用する。まず、シリコン等の基板材料の表面に、エッチング等の手法により凹凸構造を形成し、拡散等の手法によりpn結合を形成する。次に、当該基板材料の少なくとも一面に窒化シリコン膜からなる絶縁膜を形成し、絶縁膜上に金属ペーストのパターンを設けて焼成する。金属ペーストは、加熱によって絶縁膜を溶融する性質のガラスを含む。さらに、焼成を経た基板材料を、ガラス成分を溶解する性質のエッチング液に浸漬し、水素を含む雰囲気中で熱処理を施す。また、例えば特許文献2および3には、基板材料の両面に電極を有する太陽電池の製造方法が開示されている。
For example, the solar cell manufacturing method described in
一般に、太陽電池用電極を形成する手法としては、スクリーン印刷等の簡便な方法が採用されている。スクリーン印刷の位置決め精度によっては、0.1mmオーダーの位置誤差は生じる可能性がある。また、使用される基板材料にも寸法公差が存在するため、実際のスクリーン印刷においては、基板材料のうちの周縁領域に、印刷の範囲外とする余白を例えば1mmオーダーで確保しなければならない場合も多い。 In general, a simple method such as screen printing is employed as a method of forming a solar cell electrode. Depending on the positioning accuracy of screen printing, a position error of the order of 0.1 mm may occur. In addition, since there is a dimensional tolerance in the substrate material used, in actual screen printing, a margin outside the printing range must be secured in the peripheral area of the substrate material, for example, on the order of 1 mm. There are also many.
その一方、近年では、太陽電池モジュールは、大出力であることが強く要請されている。太陽電池モジュールの出力増大のために、太陽電池セルの高効率化が望まれている。例えば、1枚の太陽電池セルの出力が0.1ワット増加したとすると、50枚の太陽電池セルを用いる太陽電池モジュールは、5ワットの出力増となる。このように、太陽電池セルの出力の増大により、単位電力当たりの発電コストを減少させることが可能となる。 On the other hand, in recent years, the solar cell module has been strongly demanded to have a large output. In order to increase the output of the solar cell module, high efficiency of the solar cell is desired. For example, if the output of one solar battery cell is increased by 0.1 watt, the solar battery module using 50 solar battery cells has an output increase of 5 watts. As described above, the power generation cost per unit power can be reduced by increasing the output of the solar battery cell.
基板材料に上述のような余白の確保を要することは、電極が余白の分だけ狭められることで、太陽電池セルの高効率化を妨げる要因となっている。したがって、発電に寄与可能な領域を広く確保するために、太陽電池セルの製造方法としては、スクリーン印刷における余白の面積をできるだけ抑制可能とすることが望まれている。 The requirement for the above-mentioned margin in the substrate material is a factor that hinders the high efficiency of the solar battery cell because the electrode is narrowed by the margin. Therefore, in order to secure a wide area that can contribute to power generation, as a method for manufacturing a solar battery cell, it is desired that the area of the margin in screen printing can be suppressed as much as possible.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、高い発電効率を持つ太陽電池セルの製造を可能とする太陽電池用電極の形成方法、その形成方法において使用する印刷機、その形成方法により太陽電池用電極を形成する工程を含む太陽電池セルの製造方法、および太陽電池モジュールの製造方法を得ることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and includes a method for forming a solar cell electrode that enables the production of a solar cell having high power generation efficiency, a printing machine used in the method, and a method for forming the same. It aims at obtaining the manufacturing method of the photovoltaic cell including the process of forming the electrode for solar cells , and the manufacturing method of a solar cell module.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、電極形状に応じた印刷マスクを介して、電極材料である導電性材料を含むペーストを基板材料の電極形成面に塗布するスクリーン印刷工程を含み、前記スクリーン印刷工程では、印刷可能領域が前記電極形成面より広く設定された前記印刷マスクを使用し、前記基板材料の周囲から前記印刷可能領域のうちの周縁領域へ向けてエアーを供給しながら前記ペーストを塗布することを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention provides a screen for applying a paste containing a conductive material as an electrode material to an electrode forming surface of a substrate material through a printing mask corresponding to the electrode shape. Including a printing step, and in the screen printing step, the print mask having a printable area set wider than the electrode forming surface is used, and air is directed from the periphery of the substrate material toward the peripheral area of the printable area. The paste is applied while supplying.
本発明によれば、電極形成面に対して広い印刷可能領域を有する印刷マスクを使用することで、余白の分があらかじめ狭められた印刷可能領域を持つ印刷マスクを使用する場合よりも広い範囲に電極を形成することができる。印刷可能領域のうち電極形成面の外側となる周縁領域では、エアーの圧力により印刷マスクにペーストをとどまらせ、電極形成面外へのペーストのはみだしを抑制させる。基板材料の端部側面へのペーストの付着や、電極形成面とは反対側の面へのペーストの回り込みを抑制させることで、表裏で極性の異なる電極同士の短絡の防止が可能となる。これにより、スクリーン印刷における余白をできるだけ少なくし、高い発電効率を持つ太陽電池セルの製造を可能とする。また、本発明の電極形成方法は、従来の手法に大幅な変更を加えること無く、簡便な実施を可能とする。 According to the present invention, by using a print mask having a wide printable area with respect to the electrode forming surface, a wider range than in the case of using a print mask having a printable area in which the margin is narrowed in advance is used. An electrode can be formed. In the peripheral region that is outside the electrode forming surface in the printable region, the paste stays on the printing mask by the pressure of air, and the protrusion of the paste outside the electrode forming surface is suppressed. By suppressing the adhesion of the paste to the side surface of the end portion of the substrate material and the wrapping of the paste to the surface opposite to the electrode formation surface, it is possible to prevent short-circuiting between electrodes having different polarities on the front and back sides. Thereby, the margin in screen printing is reduced as much as possible, and the production of solar cells having high power generation efficiency is enabled. In addition, the electrode forming method of the present invention enables simple implementation without significant changes to the conventional method.
以下に、本発明にかかる太陽電池用電極の形成方法、印刷機、太陽電池セルの製造方法、および太陽電池モジュールの製造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、こ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。 Hereinafter, a method of forming such a solar cell electrode of the present invention will be described in detail with reference printing machine, a method of manufacturing a solar cell, and an embodiment of a method of manufacturing a solar cell module in the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
実施の形態.
図1は、本発明の実施の形態にかかる太陽電池セルの電極形成方法によって形成された電極を備える太陽電池セルの受光面を示す図である。図2は、図1に示す太陽電池セルのうち、受光面とは反対側の裏面を示す図である。太陽電池セル1の受光面には、互いに直交するように配置されたグリッド電極31および表バス電極32が設けられている。太陽電池セル1の裏面には、裏アルミ電極33および裏バス電極34が設けられている。
Embodiment.
FIG. 1 is a diagram showing a light receiving surface of a solar battery cell including an electrode formed by the method for forming an electrode of a solar battery cell according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing a back surface opposite to the light receiving surface in the solar battery cell shown in FIG. 1. The light receiving surface of the
次に、本実施の形態にかかる太陽電池セルの電極形成方法について説明する。図3は、スクリーン印刷工程にて使用する印刷機のうち、ステージ部分の模式断面図である。スクリーン印刷工程では、印刷マスク2を介して、基板材料3の電極形成面に金属ペースト9を塗布する。
Next, the electrode formation method of the photovoltaic cell concerning this Embodiment is demonstrated. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the stage portion of the printer used in the screen printing process. In the screen printing process, the
図4および図5は、本実施の形態の方法により電極を形成する基板材料の例を示す平面図である。基板材料3としては、例えば、図4に示す正方形形状のものや、図5に示すように、正方形の四隅を円弧状とした角丸四角形形状のものを使用する。図4に示す正方形形状の一辺M、図5に示す角丸四角形形状の一辺相当幅Mは、例えば156mmとする。 4 and 5 are plan views showing examples of substrate materials for forming electrodes by the method of the present embodiment. As the substrate material 3, for example, a square shape shown in FIG. 4 or a rounded quadrangular shape having four corners of an arc as shown in FIG. 5 is used. The one side M of the square shape shown in FIG. 4 and the one side equivalent width M of the rounded square shape shown in FIG. 5 are, for example, 156 mm.
基板材料3としては、例えば、薄板状のシリコンであるシリコンウェハを使用する。なお、基板材料3は、スクリーン印刷工程によって電極を形成することが可能であれば、いずれの材質のものであっても良いものとする。 As the substrate material 3, for example, a silicon wafer which is a thin plate-like silicon is used. The substrate material 3 may be made of any material as long as an electrode can be formed by a screen printing process.
図6は、本実施の形態の電極形成方法に使用する印刷マスクの印刷可能領域と電極形成面との関係を説明する図である。図7は、図6に示す構成のうちの一部についての詳細を示す図である。ここでは、正方形形状の基板材料3に電極を形成する場合を例とする。 FIG. 6 is a diagram for explaining the relationship between the printable region of the print mask used in the electrode forming method of the present embodiment and the electrode forming surface. FIG. 7 is a diagram showing details of a part of the configuration shown in FIG. Here, the case where an electrode is formed in the square-shaped substrate material 3 is taken as an example.
印刷マスク2は、例えば、ステンレスメッシュ16と、ステンレスメッシュ16の一部を覆う感光性乳剤15と、マスクフレーム14とを備える。印刷マスク2は、感光性乳剤15で覆われた部分では金属ペースト9の通過を阻止し、ステンレスメッシュ16を露出させた部分では金属ペースト9を通過させる。マスクフレーム14は、感光性乳剤15およびステンレスメッシュ16を保持する。
The
印刷マスク2は、電極形成のためのスクリーン印刷に適する特性を備えるものであれば、構成を適宜変更しても良い。例えば、印刷マスク2は、ステンレスメッシュ16に代えて、合成繊維系材料からなるメッシュや、ステンレス以外の他の金属材料からなるメッシュを使用するものであっても良い。また、印刷マスク2は、感光性乳剤15に代えて、金属部材を使用するものとしても良い。
The configuration of the
印刷マスク2の印刷可能領域は、基板材料3の電極形成面の外縁17に対して一回り大きくなるように設定されている。印刷可能領域とは、印刷パターンが形成された領域、すなわち、ステンレスメッシュ16を露出させた部分と、ステンレスメッシュ16を露出させた部分同士に挟まれた部分とを含む領域とする。
The printable area of the
図8は、比較例にかかる従来の電極形成方法に使用する印刷マスクにおける印刷可能領域と電極形成面との関係を説明する図である。図9は、図8に示す構成のうちの一部についての詳細を示す図である。 FIG. 8 is a diagram for explaining the relationship between the printable region and the electrode forming surface in the printing mask used in the conventional electrode forming method according to the comparative example. FIG. 9 is a diagram showing details of a part of the configuration shown in FIG.
従来の方法におけるスクリーン印刷工程では、電極形成面の外縁17より外への金属ペースト9のはみ出しを防ぐために、印刷マスク35の印刷可能領域は、電極形成面の外縁17に対して一回り小さくなるように設定される。印刷可能領域の外縁は、電極形成面の外縁17より内側に位置する。例えば、156mm四方の正方形形状の電極形成面の場合、印刷可能領域の外縁と電極形成面の外縁17との間隔d’は、0.8mmから1.3mm程度とする。
In the conventional screen printing process, in order to prevent the
これに対して、本実施の形態におけるスクリーン印刷工程では、印刷可能領域の外縁は、電極形成面の外縁17より外側に位置する。例えば、156mm四方の正方形形状の電極形成面の場合、電極形成面の外縁17と印刷可能領域の外縁との間隔dは、0.1mmから0.5mm程度とする。間隔dは、使用する印刷機の位置決め精度、印刷マスク2の寸法安定性、基板材料3の形状精度等に応じて適宜設定可能であるものとする。
On the other hand, in the screen printing process in the present embodiment, the outer edge of the printable region is located outside the
図3に示す印刷機は、基板材料3を載置するためのステージ6を備える。ステージ6には、基板材料3の外縁に沿う溝7が形成されている。また、印刷機は、エアー供給機構8およびエアー吸引機構4を備える。エアー供給機構8は、基板材料3の周囲から、印刷可能領域のうちの周縁領域へ向けてエアーを供給する。エアー供給機構8によるエアーの供給のためのエアー吹き出し開口は、溝7の底面に設けられている。複数のエアー吹き出し開口は、基板材料3の外縁に沿って点在している。エアー吸引機構4は、ステージ6におけるエアーの吸引によって、基板材料3をステージ6に固定する。
The printing machine shown in FIG. 3 includes a stage 6 on which the substrate material 3 is placed. A
エアー供給機構8は、エアー吸引機構4の排圧を流用する。そのため、印刷機は、本来のエアー吸引機構4からの簡易な設計変更により、エアー供給機構8を容易に構築することができる。エアー供給機構8は、エアー吸引機構4の排圧を利用することで、例えば2kg/cm2の圧力でエアーを供給可能とする。エアー供給機構8は、エアーの圧力を調整するためのレギュレータ(図示省略)を備えるものとしても良い。本実施の形態では、エアー供給機構8は、レギュレータにより、エアー吸引機構4の排圧を例えば1kg/cm2程度に調整し、エアーを供給する。
The
金属ペースト9は、電極材料である導電性材料を含む。金属ペースト9に使用される代表的な導電性材料としては、金、銀、銅、白金およびパラジウム等があげられる。金属ペースト9は、これらの導電性材料の一つあるいは複数を含む。
The
印刷機は、金属ペースト9が載せられた状態の印刷マスク2上にてスキージ13を走査させることで、印刷マスク2を介して、基板材料3の電極形成面に金属ペースト9を塗布する。印刷マスク2のうち感光性乳剤15でカバーされた部分では金属ペースト9を通過させず、ステンレスメッシュ16を露出させた部分で金属ペースト9を通過させることで、印刷機は、印刷マスク2の印刷パターンを電極形成面上に転写する。
The printing machine applies the
印刷機は、エアー吹き出し開口5から印刷可能領域の周縁領域11へ向けてエアーを供給しながらスキージ13を一方向へ走査させる。周縁領域11は、例えば、図7に示す電極形成面の外縁17と印刷可能領域の外縁との間の領域とする。印刷機は、エアー吹き出し開口5から供給されるエアーの圧力を周縁領域11へ加えることで、周縁領域11ではステンレスメッシュ16に金属ペースト9を押し留める。
The printing machine scans the
印刷機は、基板材料3の電極形成面に対して印刷可能領域が一回り大きく形成された印刷マスク2のうち、電極形成面より外側における金属ペースト9の通過を阻止させる。これにより、印刷機は、印刷領域が電極形成面から外れて、例えばステージ6にまで及ぶようなことや、基板材料3の外縁側面12への金属ペースト9の付着を抑制させる。それとともに、印刷機は、電極形成面に、最小限の余白10を形成可能とする。余白10は、電極形成面のうち、印刷領域外である周縁領域とする。
The printing machine prevents the
印刷機は、金属ペースト9の粘度を考慮した上でエアーの圧力を調整することで、印刷マスク2からの金属ペースト9の飛散を防ぐことができる。なお、基板材料3の周囲に金属ペースト9が落下した場合、落下した金属ペースト9は、溝7にとどめられ、ステージ6に載置される基板材料3への付着が防がれる。
The printing machine can prevent scattering of the
図10は、印刷機のうち、溝およびその周辺の構成の模式断面図である。エアー吹き出し開口5は、溝7の底面において例えば円形状をなしている。エアー供給機構8のうちエアー吹き出し開口5付近の形状は、溝7の底面と印刷マスク2との間の空間の圧力を高めることが可能であれば良く、いずれの形状としても良い。本実施の形態では、圧力を効果的に高めるために、エアー供給機構8のうちエアー吹き出し開口5付近は、エアー吹き出し開口5へ向かうにしたがって径が細くなるような円錐形をなしている。
FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of the configuration of the groove and its periphery in the printing press. The
エアー吹き出し開口5の径φは、0.8mmから1.5mm程度、望ましくは1.0mmから1.2mmとされている。径φが0.8mmより小さい場合、穴あけ加工により真円を得ることが困難となる上、異物の混入によるエアー供給機構8の詰まりが生じ易くなる。径φを0.8mm以上とすることで、比較的容易に真円を得ることを可能とし、かつ異物の混入を低減させることができる。
The diameter φ of the
径φが1.5mmより大きい場合、供給するエアーの圧力を例えば5kg/cm2程度にまで高める必要が生じる。径φを1.5mm以下とすることで、エアー吸引機構4の排圧を利用して、エアーの十分な初速と圧力の維持とにより周縁領域11に金属ペースト9を押し留めることが可能となる。なお、エアー吹き出し開口5の形状や径φは、エアー供給機構8により供給可能なエアーの圧力に応じて適宜変更可能であるものとする。
When the diameter φ is larger than 1.5 mm, it is necessary to increase the pressure of the supplied air to about 5 kg / cm 2, for example. By setting the diameter φ to 1.5 mm or less, the
図11は、エアー吹き出し開口の配置について説明する図である。ここでは、基板材料3のうち一つの角部を含む部分と、当該部分に沿って形成されている溝7とを図示している。
FIG. 11 is a diagram illustrating the arrangement of the air blowing openings. Here, a portion including one corner portion of the substrate material 3 and a
印刷開始時および印刷終了時には、印刷マスク2の印刷可能領域のうち電極形成面に当接する部分以外の部分にスキージ13の圧力の多くが加わる。このため、走査方向Sに対して垂直に形成された溝7から周縁領域11へ向けては、印刷マスク2に金属ペースト9を押し留める圧力を高く維持可能であることが求められることとなる。
At the start of printing and at the end of printing, much of the pressure of the
一方、印刷開始から印刷終了までの間は、印刷マスク2の印刷可能領域のうち電極形成面に当接する部分にスキージ13の圧力のほとんどが加わる。このため、走査方向Sに対して平行に形成された溝7から周縁領域11へ向けては、走査方向Sに対して垂直に形成された溝7から周縁領域11への場合ほどは高い圧力を維持しなくても良いこととなる。したがって、エアー吹き出し開口5は、走査方向Sに対して平行に形成された溝7に対し、走査方向Sに対して垂直に形成された溝7において密に設けることが望ましい。これにより、印刷機は、周縁領域11の全体において金属ペースト9の通過を抑制させることができる。
On the other hand, during the period from the start of printing to the end of printing, most of the pressure of the
本実施の形態では、エアー吹き出し開口5は、走査方向Sに対して垂直に形成された溝7では5mm間隔、走査方向Sに対して平行に形成された溝7では10mm間隔としている。また、エアー吹き出し開口5は、基板材料3の角部近傍、すなわち、走査方向Sに対して垂直に形成された溝7と平行に形成された溝7とが交わる位置にも設ける。なお、エアー吹き出し開口5を設ける間隔は、供給可能なエアーの圧力等に応じて適宜変更可能であるものとする。
In the present embodiment, the
さらに、エアー吹き出し開口5を配置する位置は、溝7の底面である場合に限られず、溝7のいずれの位置としても良い。エアー吹き出し開口5は、例えば、溝7の側面に配置することとしても良い。エアー供給機構8は、溝7の側面に形成されたエアー吹き出し開口5から周縁領域11へ向けて斜め上方へエアーを供給することとしても良い。
Furthermore, the position where the
スクリーン印刷により基板材料3に塗布された金属ペースト9は、一般に焼成と称される処理によって電極となる。焼成工程では、ピーク温度を900度以下、望ましくは750度から800度とする加熱処理を実施する。焼成炉での加熱処理の時間は、概ね2分以内とする。
The
スクリーン印刷による電極の形成より以前にp型電極とn型電極との分離(以下、pn分離と称する)を行っている場合、電極材料の付着によるリーク電流の発生を抑制させるために、外縁側面12への金属ペースト9の付着を抑制し、かつ余白10を設ける必要がある。また、レーザ加工によるpn分離を行う場合も、リーク電流の発生を抑制させるために、外縁側面12への金属ペースト9の付着を抑制し、かつ余白10を設けることが望ましい。
When the separation of the p-type electrode and the n-type electrode (hereinafter referred to as pn separation) is performed prior to the formation of the electrode by screen printing, in order to suppress the occurrence of leakage current due to the adhesion of the electrode material, It is necessary to suppress the adhesion of the
本実施の形態にかかる電極形成方法では、スクリーン印刷工程において供給されるエアーの圧力を調整することで、電極形成面における余白10を、いずれの製造方式に対しても最適化させることができる。
In the electrode forming method according to the present embodiment, the
従来の電極形成方法では、余白10をできるだけ小さくするには、印刷機による印刷位置ずれ、基板材料3の寸法公差、印刷マスク2の伸張等を極力抑制しなければならないこととなる。それら全ての条件について高精度化を求めることとすると、太陽電池セルの製造コストの大幅な上昇を招くこととなる。
In the conventional electrode forming method, in order to make the
これに対して、本実施の形態にかかる電極形成方法では、ステージ6と基板材料3との位置決めが可能であれば、エアーの圧力を調整することで、基板材料3の寸法公差や印刷マスク2の経時変化の影響を低減させることができる。このため、本実施の形態によると、従来の場合と同等の精度でのスクリーン印刷により、最小限かつ適切な幅とした余白10を安定して得ることが可能となる。本発明の電極形成方法は、従来の手法に対して、エアーを供給する程度の簡易な変更を加えることで、容易に実施することができる。本発明の電極形成方法は、太陽電池セル1の受光面側の電極および裏面側の電極のいずれにも適用可能であるものとする。
In contrast, in the electrode forming method according to the present embodiment, if the positioning between the stage 6 and the substrate material 3 is possible, the dimensional tolerance of the substrate material 3 and the
図12および図13は、本発明による太陽電池モジュールの製造方法の手順を説明する断面模式図である。まず、透明基板18の上に透明樹脂部材19を設置する。その透明樹脂部材19には、配線付き太陽電池セル20を設置する。配線付き太陽電池セル20は、所定の枚数の太陽電池セル1(図1参照)を並列させて、隣り合う太陽電池セル1同士を半田付き銅線等により接続することにより作製する。配線付き太陽電池セル20は、各太陽電池セル1の裏面を上にして、透明樹脂部材19に設置する。
12 and 13 are schematic cross-sectional views illustrating the procedure of the method for manufacturing a solar cell module according to the present invention. First, the
配線付き太陽電池セル20の上には、さらに透明樹脂部材19および裏面シート21を設置する。図12には、図の上部から順に、透明基板18、透明樹脂部材19、配線付き太陽電池セル20、透明樹脂部材19および裏面シート21を重ね合わせた状態を示している。
A
これらの部材を圧着させた状態で加熱処理を施すことにより、図13に示すように、配線付き太陽電池セル20が封止された透明樹脂層22と、透明基板18と、裏面シート21とが一体化された太陽電池モジュールが作製される。上記の電極形成方法により形成された電極を備える太陽電池セル1を用いることで、高い発電効率を持つ太陽電池モジュールを得ることができる。
By performing the heat treatment in a state where these members are pressure-bonded, as shown in FIG. 13, the transparent resin layer 22 in which the
太陽電池モジュールの作製における加熱および圧着の処理には、ラミネータと称される真空加熱圧着装置を使用することが望ましい。ラミネータは、透明樹脂部材19や裏面シート21を加熱変形させ、さらにこれらを熱硬化させることにより一体化させるとともに透明樹脂層22に太陽電池セルを封止する。
It is desirable to use a vacuum thermocompression bonding device called a laminator for the heating and pressure bonding processes in the production of the solar cell module. The laminator heats and deforms the
真空加熱圧着装置は、減圧環境下において、各部材を加熱および圧着させる。これにより、透明基板18および透明樹脂部材19間、透明樹脂部材19および配線付き太陽電池セル20間、配線付き太陽電池セル20および透明樹脂部材19間、透明樹脂部材19および裏面シート21間のいずれについても、空隙や気泡の残留を防ぎ、各部材を均一な圧力で圧着させることができる。
The vacuum thermocompression bonding apparatus heats and crimps each member in a reduced pressure environment. Thereby, between the
真空加熱圧着装置での加熱および圧着の処理は、200度以下、望ましくは150度から200度の温度下で実施する。加熱および圧着の処理における温度は、透明樹脂部材19の材質等により適宜変更可能であるものとする。
The heating and pressure-bonding treatment in the vacuum thermocompression bonding apparatus is performed at a temperature of 200 degrees or less, desirably 150 degrees to 200 degrees. It is assumed that the temperature in the heating and pressure bonding processes can be changed as appropriate depending on the material of the
透明基板18としては、例えばガラス基板を使用する。透明基板18は、太陽光を透過可能であれば良く、ガラス以外の材質からなるものとしても良い。透明樹脂部材19は、エチレンビニルアセテート系、ポリビニルブチラール系、エポキシ系、アクリル系、ウレタン系、オレフィン系、ポリエステル系、シリコン系、ポリスチレン系、ポリカーボネート系およびゴム系等の樹脂のうちの一つあるいは複数を含む。透明樹脂部材19は、太陽光を透過可能であれば、ここで挙げる以外のいずれの材質を使用するものであっても良い。
For example, a glass substrate is used as the
裏面シート21としては、ポリエステル系、ポリビニル系、ポリカーボネート系およびポリイミド系等の樹脂のうちの一つあるいは複数からなるシートを使用する。裏面シート21は、太陽電池モジュールの保護に十分な強度、耐湿性および耐候性を有するものであれば、ここで挙げる以外のいずれの材質からなるものであっても良い。裏面シート21は、強度、耐湿性および耐候性を向上させるために、樹脂材料のみならず、金属箔材料を貼り合わせた複合材料からなるものとしても良い。また、裏面シート21は、高い反射率を持つ金属材料や、高い屈折率を持つ透明部材を、蒸着等により樹脂材料に貼り合わせたものとしても良い。
As the
太陽電池モジュールの端面は、ラミネート加工の密着性を向上させ、外部からの水分等の浸入を防ぐために、ゴム系樹脂部材等からなるテープにより保護することとしても良い。ゴム系樹脂部材としては、例えば、ブチルゴム等を使用する。さらに、太陽電池モジュールは、構造体としての取り扱い易さに鑑み、外周を囲うフレームを設けることとしても良い。フレームは、例えば、アルミニウムや、アルミニウム合金等の金属部材を用いて構成する。 The end face of the solar cell module may be protected with a tape made of a rubber-based resin member or the like in order to improve the adhesion of the laminating process and prevent intrusion of moisture or the like from the outside. For example, butyl rubber or the like is used as the rubber-based resin member. Furthermore, the solar cell module may be provided with a frame surrounding the outer periphery in view of ease of handling as a structure. The frame is configured using a metal member such as aluminum or an aluminum alloy, for example.
図14は、本実施の形態により製造された太陽電池モジュールの特性を表した図である。図14に示すグラフは、金属ペースト9を使用するスクリーン印刷により裏面電極を形成した場合について、基板材料3の外縁から裏面電極の端までの距離と太陽電池モジュールの特性との関係の例を表したものである。
FIG. 14 is a diagram showing characteristics of the solar cell module manufactured according to the present embodiment. The graph shown in FIG. 14 represents an example of the relationship between the distance from the outer edge of the substrate material 3 to the end of the back electrode and the characteristics of the solar cell module when the back electrode is formed by screen printing using the
図14に示すグラフの縦軸は、曲線因子(fill factor;FF)を表す。FFは、理論出力に対する最大出力の割合を表す数値であって、太陽電池モジュールの品質の目安の一つとされている。理論出力は、開放電圧および短絡電流の積に相当する。FFは、最大出力が理論出力と同一である場合を最大値1とし、数値が1に近いほど発電効率が高いことを表す。また、グラフの横軸は、太陽電池セル1における基板材料3の外縁から電極の端までの距離、すなわち余白10の幅を表している。
The vertical axis of the graph shown in FIG. 14 represents a fill factor (FF). FF is a numerical value representing the ratio of the maximum output to the theoretical output, and is regarded as one of the standard of the quality of the solar cell module. The theoretical output corresponds to the product of open circuit voltage and short circuit current. FF represents the case where the maximum output is the same as the theoretical output, with the maximum value being 1, and the closer the value is to 1, the higher the power generation efficiency. The horizontal axis of the graph represents the distance from the outer edge of the substrate material 3 to the end of the electrode in the
図14に示す関係から、基板材料3の外縁から電極の端までの距離が小さいほど、FFは高くなる。理論的には、電極形成面の加工状態が全面に渡って均一であれば、グラフは直線に近くなるものと推定される。実際の基板材料3における電極形成面は、外縁に近いほど加工状態が劣化する場合が多い。そのため、図14に示すように、基板材料3の外縁から電極の端までの距離が小さくなるほど、FFの増加量は減少し、FFは収束する傾向を示すこととなる。 From the relationship shown in FIG. 14, the smaller the distance from the outer edge of the substrate material 3 to the end of the electrode, the higher the FF. Theoretically, if the processing state of the electrode forming surface is uniform over the entire surface, the graph is estimated to be close to a straight line. As the electrode forming surface of the actual substrate material 3 is closer to the outer edge, the processed state often deteriorates. Therefore, as shown in FIG. 14, the smaller the distance from the outer edge of the substrate material 3 to the end of the electrode, the smaller the increase in FF, and the FF tends to converge.
従来の電極形成方法では、一般に、基板材料3の外縁から電極の端までの距離が例えば0.8mmから1.3mmとなる。この場合のFFは、図14に示す例では、およそ0.786から0.777となる。 In the conventional electrode forming method, generally, the distance from the outer edge of the substrate material 3 to the end of the electrode is, for example, 0.8 mm to 1.3 mm. The FF in this case is approximately 0.786 to 0.777 in the example shown in FIG.
これに対して、本実施の形態にかかる電極形成方法により、基板材料3の外縁から電極の端までの距離を例えば0.3mmに調整したとする。この場合のFFは、図14に示す例では、およそ0.790となる。この例によると、本実施の形態では、従来の場合と比較して、0.004から0.013程度、FFを向上させることが可能となる。 In contrast, it is assumed that the distance from the outer edge of the substrate material 3 to the end of the electrode is adjusted to, for example, 0.3 mm by the electrode forming method according to the present embodiment. The FF in this case is approximately 0.790 in the example shown in FIG. According to this example, in this embodiment, it is possible to improve the FF by about 0.004 to 0.013 as compared with the conventional case.
本発明は、従来の手法に大幅な変更を加えること無く、簡便な手法により高性能な太陽電池モジュールを得ることができるため、工業上非常に有用である。 The present invention is very useful industrially because a high-performance solar cell module can be obtained by a simple technique without significant changes to the conventional technique.
1 太陽電池セル
2 印刷マスク
3 基板材料
4 エアー吸引機構
5 エアー吹き出し開口
6 ステージ
7 溝
8 エアー供給機構
9 ペースト(金属ペースト)
10 余白
11 周縁領域
12 外縁側面
13 スキージ
14 マスクフレーム
15 感光性乳剤
16 ステンレスメッシュ
17 外縁
18 透明基板
19 透明樹脂部材
20 配線付き太陽電池セル
21 裏面シート
22 透明樹脂層
31 グリッド電極
32 表バス電極
33 裏アルミ電極
34 裏バス電極
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記スクリーン印刷工程では、印刷可能領域が前記電極形成面より広く設定された前記印刷マスクを使用し、前記基板材料の周囲から前記印刷可能領域のうちの周縁領域へ向けてエアーを供給しながら前記ペーストを塗布することを特徴とする太陽電池用電極の形成方法。 Including a screen printing step of applying a paste containing a conductive material, which is an electrode material, to the electrode forming surface of the substrate material through a printing mask corresponding to the electrode shape;
In the screen printing step, the print mask having a printable area set wider than the electrode formation surface is used, and air is supplied from the periphery of the substrate material toward the peripheral area of the printable area. A method for forming a solar cell electrode, comprising applying a paste.
前記吸引による排圧を、前記エアー吹き出し開口からのエアーの供給に流用することを特徴とする請求項2に記載の太陽電池用電極の形成方法。 The substrate material is fixed to the stage by air suction in the stage,
The method for forming a solar cell electrode according to claim 2, wherein the exhaust pressure due to the suction is used for supplying air from the air blowing opening.
前記電極形成面より広い印刷可能領域が設定された前記印刷マスクを使用して前記ペーストを塗布する際に、前記基板材料の周囲から前記印刷可能領域のうちの周縁領域へ向けてエアーを供給するエアー供給機構を有することを特徴とする印刷機。 A printing machine that applies a paste containing a conductive material, which is an electrode material, to an electrode forming surface of a substrate material through a printing mask corresponding to the electrode shape,
When applying the paste using the printing mask having a printable area wider than the electrode formation surface, air is supplied from the periphery of the substrate material toward the peripheral area of the printable area. A printing machine comprising an air supply mechanism.
前記ステージは、前記基板材料の外縁に沿う溝を備え、
前記溝には、前記エアー供給機構によるエアーの供給のためのエアー吹き出し開口が設けられていることを特徴とする請求項4に記載の印刷機。 A stage for mounting the substrate material;
The stage includes a groove along an outer edge of the substrate material,
The printing machine according to claim 4, wherein the groove is provided with an air blowing opening for supplying air by the air supply mechanism.
前記エアー供給機構は、前記エアー吸引機構の排圧を流用することを特徴とする請求項4から6のいずれか一つに記載の印刷機。 An air suction mechanism for fixing the substrate material to the stage by sucking air in the stage;
The printing machine according to claim 4, wherein the air supply mechanism uses the exhaust pressure of the air suction mechanism.
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