電極線の形成方法および該電極線を備えた電極板
【課題】 線幅が細く、厚みがあり、エッジもシャープな電極線を形成する。
【解決手段】 凹版２０の凹部２１に入れられた導電性ペースト２５を、シリコーンゴム製のブランケット２３に受理させた後、該ブランケット２３から被印刷基板１５へ転写する凹版オフセット印刷による印刷工程と、前記転写直後に導電性ペースト２５を加熱する加熱工程とを１サイクルとし、このサイクルを複数回繰り返す重ね印刷により電極線を形成し、かつ、前記導電性ペースト２５は、粘度を１７０Ｐ以上３３０Ｐ以下の範囲内とし、ＴＩ値を４．２以上７．７以下の範囲内としている。
【解決手段】 凹版２０の凹部２１に入れられた導電性ペースト２５を、シリコーンゴム製のブランケット２３に受理させた後、該ブランケット２３から被印刷基板１５へ転写する凹版オフセット印刷による印刷工程と、前記転写直後に導電性ペースト２５を加熱する加熱工程とを１サイクルとし、このサイクルを複数回繰り返す重ね印刷により電極線を形成し、かつ、前記導電性ペースト２５は、粘度を１７０Ｐ以上３３０Ｐ以下の範囲内とし、ＴＩ値を４．２以上７．７以下の範囲内としている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電極線の形成方法および該電極線を備えた電極板に関し、詳しくは、凹版オフセット印刷方法でフラットディスプレイパネルのＴＦＴ基板や太陽電池の基板表面に電極線を形成するもので、特に、電極線の幅が狭く且つ厚みを大にできるものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、画像形成装置等の電気・電子部品に装着される電極基板は、主として、フォトリソ法と呼ばれる写真技術によって基板に回路を印刷形成したものが多く採用されている。フォトリソ法は、基板の全面に予めスパッタ等で導電性の良好な金属膜を成膜しておき、その上に感光性樹脂を成膜し、露光・現像してパターンを形成し、エッチングすることにより不要な部分の金属膜を洗い流して所要の電極を形成している。
前記フォトリソ法は、非常に微細なパターンを高精度で形成することができる点で優れるが、工程が非常に複雑で一連の管理が難しいだけでなく、露光、現像、乾燥等の工程を遂行する一連の製造ラインは、製造設備の精度やクリーン度が高度なものが要求される為、非常に高価なものとなる。また、導電性の良好なスパッタ膜を得る為には、スパッタリング条件として、２００℃を越える高温処理が必要となり、基板に対する熱負担が大きくなり、基板の歪や劣化等が発生する原因ともなる。
さらに、フォトリソ法では、インキや電極用ペーストを、基板全面に塗布した後に余分な箇所から取り除く必要があるため、高価なカラーフィルタ用インキや電極用ペーストの使用量が大量となり、コスト高となる問題があった。
【０００３】
一方、近年の環境問題から注目されている太陽電池では、従来よりスクリーン印刷法により太陽電池セルの集電極が形成されている。この集電極は線状であり、多数本の集電極が、シリコンウエハ上に一定ピッチで平行に形成される。詳しくは、スクリーンマスク内に電極用ペーストを充填した後、該スクリーンマスクを基板（シリコンウエハ）の表面にスキージで押圧することにより、所望パターンで設けられたスクリーン網目の貫通部から、前記ペーストが基板上に押し出され、電極形状に形成される。
【０００４】
しかしながら、前記シリコンウエハの表面は、太陽からの入射光をより多くするためにテクスチャと呼ばれるピラミッド状の凹凸が形成されている。このテクスチャは、シリコンウエハをアルカリ性溶液や酸性溶液でエッチングすることで得られ、その高さは数μｍから数十μmとなっている。そのため、電極線の断線や高抵抗化を防止するために、電極線の厚みを３０μｍ以上とすることが必要となる。しかしながら、前記スクリーン印刷法では、スキージの押圧を高くするとテクスチャの凸部にペーストが転写されないと共に、スキージの押圧を低くするとテクスチャの凹部にペーストが埋まらず、正確な電極線形状を形成しにくく、断線等も生じやすい問題がある。
【０００５】
また、スクリーンマスクはプラスチックや金属の細線を編んだものであるため、網目の形状から、印刷された電極線のエッジが乱れやすく、また、テクスチャの凹凸によりペーストのにじみも発生しやすいため、スクリーン版の目開き幅よりも電極線幅が太くなりがちとなる。しかし、太陽電池の光電変換効率を高めるためには、遮光体からなる集電極はできるだけ細幅として入射光を多くすることが重要であり、電極線幅の太りは大きな問題となる。
【０００６】
スクリーン印刷法による電極形成については、特開２００５−７７４７号（特許文献１）で、図４に示すように、一つの被印刷物５に対して複数のスキージ２、３でスクリーンマスク１を押圧することにより、テクスチャの凹部と凸部の両方にペースト４を厚膜印刷することが開示されている。また、特開平１１−１０３０８４号（特許文献２）では、図５（Ａ）（Ｂ）に示すように、パターンの異なるスクリーンマスク６（縦線６a、横線６ｂ）により重ね印刷することにより、スクリーンマスクの形状が残ることによる電極７の表面凹凸８を平坦化し、抵抗値を低減することが提案されている。
【０００７】
しかしながら、これらの方法はいずれも、スクリーン印刷法による電極線幅の太りやエッジの乱れを防止するものではない。
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−７７４７号公報
【特許文献２】特開平１１−１０３０８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は前記問題に鑑みてなされたもので、凹版オフセット印刷で、基板表面に、細幅で、厚みもあり、かつ、エッジもシャープな電極線を低コストで形成することができる電極線の形成方法および該形成方法で形成された電極線を備えた電極板を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するために、本発明は、凹版オフセット印刷法により基板上に電極線を形成する方法であって、
粘度が１７０ポアズ以上３３０ポアズ以下で且つチキソトロピー・インデックス（ＴＩ値）が４．２以上７．７以下である導電性ペーストを、凹版の凹部に充填し、該凹部内の導電性ペーストをシリコーンゴム製のブランケットに受理させた後、該ブランケットから基板へ導電性ペーストを転写して印刷する印刷工程と、該転写直後に導電性ペーストを加熱する加熱工程とを１サイクルとし、
前記サイクルを複数回繰り返して、導電性ペーストを重ね印刷することを特徴とする電極線の形成方法を提供している。
【００１１】
前記加熱工程では、５０℃〜１５０℃で５秒〜２０秒、好ましくは１０秒程度で加熱し、導電性ペーストに含まれる溶剤を揮発させて、次ぎのサイクルで導電性ペーストが重ね印刷された時に押し広げされない程度に半乾き状態としている。
さらに、所要回数で印刷工程→加熱工程を繰り返した後に、１５０℃〜２５０℃、１０分〜６０分、好ましくは２００℃で３０分程度で加熱して、重ね印刷した導電性ペーストを基板に定着させている。
【００１２】
本発明では、凹版オフセット印刷方法を用いているため、メッシュの網目から導電性ペーストを押し出すスクリーン印刷法と異なり、エッジの乱れは生じず電極表面にも凹凸ができず、また、ブランケットを基板へ過度に押し付けることなく印刷できるため、導電性ペーストの広がりを防ぎ、幅細で嵩高い電極線形状を正確に形成することができる。
また、本発明では、印刷工程→加熱工程を１サイクルとし、このサイクルを繰り返して導電性ペーストを重ね印刷するが、前記したように、前サイクルの印刷工程で転写された導電性ペーストが加熱工程で硬くなっているため、次のサイクルでの印刷時に圧力が加わっても硬化された導電性ペーストは押し広げられることなく、細線形状と厚みとを保持することができる。従って、印刷工程と加熱工程を１サイクルとして、このサイクルを繰り返して重ね印刷することで、先に印刷した導電性ペーストと後から印刷した導電性ペーストとを融着させて一体化させながら、細幅を維持し、厚みを大とした電極線を形成することができる。
なお、加熱による硬化の程度は、導電性ペーストが印刷時の圧力により押し潰されず、厚みを保持できる硬さであれば、半乾き状態となる程度でよい。
【００１３】
さらに、本発明の印刷法は、従来のフォトリソ法と異なり、凹版オフセット印刷法を採用し、電極線のパターンに従って形成された凹版の凹部にのみインクを埋め入れて転写するため、ペーストの無駄が殆ど発生せず、製造コストも削減することができる。
【００１４】
さらに、本発明で用いるシリコーンゴム製ブランケットは、シリコーンゴムを表層に持つブランケットであり、シリコーンゴムを金型内へ注型して成型する方法、あるいはＰＥＴ基材にシリコーンゴムをコーティングする方法などの、いずれの方法で作製されたものでもよい。このシリコーンゴム製ブランケットを用いることにより、ブランケットに受理されたペーストを基板へ１００％転写することができるため、効率よく厚みのある電極線を形成できる。
【００１５】
前記のように、導電性ペーストは、その粘度を１７０ポアズ（Ｐ）以上３３０ポアズ（Ｐ）以下とし、チキソトロピー・インデックス（以下、ＴＩ値と略す）を４．２以上７．７以下としている。
これは導電性ペーストの粘度が１７０Ｐ未満、またはＴＩ値が４．２未満では、凹版オフセット印刷で導電性ペーストに流れて広がり、電極幅が太くなる傾向があることによる。一方、粘度が３３０Ｐより高い場合、またはＴＩ値が７．７より高い場合は、凹版からブランケットへペーストは受理されるが、ブランケットから基板への転移が悪くなる現象、いわゆるパイリングが発生しやすくなることに因る。
前記粘度は好ましくは２００Ｐ以上、３００Ｐ以下である。また、前記ＴＩ値は好ましくは５．０以上、７．５以下である。
【００１６】
前記導電性ペーストは、主導電剤として、金、銀、銅、白金、パラジウム、ニッケル及びこれらの混合物のいずれかからなる導電性金属粉末を用い、該導電性金属粉末にバインダー樹脂と酢酸ブチルカルビトール等を加えて撹拌し、３本ロール練りで均一に分散させ、追加溶媒により非常に微細な粒子にすることが容易である。特に、コスト面と導電性の面から、銀が好適であるが、前記した金属に限定されない。
前記導電性金属粉末は平均粒子径が０．１μｍ〜１０μｍ、好ましくは０．３μｍ〜５μｍとしていることが好ましく、形状は球状、楕円球状、柱状、鱗片状、繊維状等の種々の形状とすることができる。
【００１７】
前記金属粉末と混合するバインダー樹脂は、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂等を用いており、特に、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂が好適に用いられる。
【００１８】
導電性金属粉末は、樹脂１００質量部に対して５００〜２０００質量部、好ましくは８００〜１６００質量部で配合していることが好ましい。
前記範囲は、５００質量部より小さいと、金属粉末同士が十分に密着しにくく加熱時に金属層が形成しにくく導電性が得られなくなるからである。一方、２０００質量部を超えると、固形分比率が大きくなり過ぎてブランケットへの受理、転写が劣り、基板との密着性も悪くなってくるからである。
溶剤は樹脂１００質量部に対して５０〜１００質量部、好ましくは８０〜９０質量部である。
【００１９】
前記導電性ペーストを受理するシリコーンゴムの表面硬度は、ＪＩＳ−Ａ硬度で７０〜２０が好ましい。これは、７０を越えると、硬すぎて変形せず、版の凹部に充填される導電性ペーストを十分に受理することができなくなる。一方、２０未満と硬度が低いと、表面ゴムの変形が大きくなり、精度良く印刷することが難しくなる。より好ましくは６０〜２５である。
【００２０】
また、シリコーンゴムの表面粗さは、印刷パターンが微細になる程、印刷精度に大きく影響を及ぼす。ライン幅２０μｍ程度の微細なパターン形成には、表面粗度が、１０点平均粗さで１．０μｍ以下が好ましく、より好ましくは、０．５μｍ以下の平滑な表面であることが望ましい。
【００２１】
前記複数サイクルのうち、最初の第一サイクルでは体積抵抗率が低い前記導電性ペーストを用い、第二サイクル以降は体積抵抗率が高い導電性ペーストを用いることができる。 これにより、被印刷体の基板と導電性ペーストとの接触抵抗を低くすることができる。また、体積抵抗率の低いペーストには高価な導電剤を多く含有させる必要があるが、第二サイクル以降の導電性ペーストは基板との接触抵抗に影響しないため、第二サイクル以降で使用する導電性ペーストの導電剤含有量を減らすことにより、高品質を維持しながらコストを抑制することができる。
前記第一サイクルの導電性ペーストの体積抵抗率は１．０×１０−５〜３．０×１０−５（Ω・ｃｍ）、第二サイクル以降の導電性ペーストの体積抵抗率は２．０×１０−５〜４．０×１０−５（Ω・ｃｍ）とすることが好ましい。
【００２２】
本発明方法により、太陽電池セルの集電極を形成することが好ましい。
即ち、太陽電池セルの基板表面には、多くの入射光を確保するために、前述のとおりテクスチャと呼ばれる凹凸が形成されているため、集電極は特に細幅で且つ厚さが大であることが求められるが、前記凹版オフセット印刷による重ね印刷によれば、細幅で３０μｍまで細く、尚且つ厚みのある集電極を形成することができため、太陽電池にとって重要な光電変換効率が高まり、出力性能を向上させることができる。
【００２３】
本発明は、前記方法で形成された電極線を基板上に備えていることを特徴とする電極板を提供している。
特に、本発明の電極板では、電極線の線幅が３０以上１００μｍ以下で、電極線の厚さは３０μｍ以上１００μｍ以下とすることができる。
【００２４】
本発明の印刷法によって得られた電極線は、導電性金属粉末同士が密着した金属層により電極を形成しているため、該電極は導電性に優れて電気抵抗が小さく、かつ、濃淡がなく均一で、しかも分断のない精密な電極回路パターンを備えたものとすることができる。
さらに、電極線を重ね印刷して形成しているために、１００μｍ程度まで厚くすることができ、厚みが３０μｍ以上とすることが必要な電極線を形成することができる。かつ、重ね印刷をしても線幅の太りが抑制でき、線幅が３０〜１００μｍとした細幅の電極線を形成することができる。
【発明の効果】
【００２５】
上述したように、本発明によれば、電極線の製造コストを低減できるうえ、細幅で、厚みがあり、かつ、エッジがシャープな電極線を基板上に形成することができるため、断線や高抵抗化などの不具合を防止でき、高品質の電極線を提供できる。また、前記方法で太陽電池の集電極を形成した場合、多くの入射光を確保でき、光電変換効率を高めることができる。
【００２６】
さらに、第一サイクルで使用する導電性ペーストのみに体積低抗率の低い導電性ペーストを使用することにより、コストを抑制しながら、基板との接触抵抗が低い高品質の電極線を形成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１乃至図３は本発明の第一実施形態に係る電極線形成方法を示し、シリコーン系太陽電池セル１０の集電極１２の形成方法に適用している。
【００２８】
前記太陽電池セル１０の基板に用いるシリコーンウエハ１５は、図１に示すように、その受光面１５aに、ピラミッド型の凹凸からなるテクスチャ１６が形成されている。該テクスチャ１６の高さは、数μｍ〜数十μｍとされている。
【００２９】
このシリコーンウエハ１５の受光面１５ａに、凹版オフセット印刷法で、図３に示すように、一定ピッチで平行に形成された複数の電極線からなる集電極１２と、該集電極１２と直交して形成される外部取り出し用のバスバー電極１３とで構成される受光面電極１１が形成している。
【００３０】
前記集電極１２は、導電性ペースト２５（２５a、２５ｂ、２５ｃ）をシリコーンウエハ１５上に１回印刷する工程と、該印刷工程後に該導電性ペースト２５を加熱する工程とを１サイクルとし、このサイクルを３回繰り返して、図１に示すように、導電性ペースト２５a、２５ｂ、２５ｃを重ね印刷している。
前記３回のサイクルを繰り返した後、２００℃のオーブンで３０分加熱して、シリコーンウエハ１５に導電性ペースト２５を固着させて形成している。
【００３１】
前記導電性ペースト２５は、ポリエステル樹脂に、主導電剤としての平均粒径が３μｍ程度の鱗片状の銀粉末を加え、溶剤として酢酸ブチルカルビトールを添加して撹拌し、３本ロールで練って銀粉末を均一に分散して作製したものを使用している。
【００３２】
電極線の形成は、凹版２０と、円筒状ブランケット胴の表面をシリコーンゴム製ブランケット２３で被覆したブランケットを備えたオセット印刷機を用いて行っている。
前記シリコーンゴム製ブランケット２３は金型にシリコーンゴムを注型して成型しており、該シリコーンゴム２の厚さは０．１ｍｍ〜２ｍｍとし、硬度はＪＩＳ−Ａで２０〜７０の範囲として弾性変形可能とし、表面粗さは１０点平均で１．０μｍ以下の平滑面としている。
【００３３】
図２は印刷工程を示し、凹版２０の表面には、所望パターンに従ってエッチングにより電極線のパターンにしたがって凹部２１が形成されている。
図２（Ａ）に示すように、まず、凹版２０の凹部２１にドクターナイフ２２を用いて導電性ペースト２５を充填している。
次ぎに、図２（Ｂ）に示すように、シリコーンゴム製ブランケット２３に転写する。
次ぎに、このシリコーンゴム製ブランケット２３に受理された導電性ペースト２５を、図２（Ｃ）に示すように、シリコーンウエハ１５の受光面１５ａ上に転写している。
【００３４】
次に、前記加熱工程は、シリコーンウエハ１５上に転写された直後の導電性ペースト２５に、ドライヤーの熱風（５０℃〜１５０℃）を１０秒程度当てて加熱する。
【００３５】
３回繰り返す前記サイクルのうち、最初の第一サイクルの印刷工程で使用する導電性ペースト２５aは、主導電剤である鱗片状銀の含有量を多くし、アクリル樹脂を１００質量部とすると、鱗片状銀を１４００質量部とし、溶剤の酢酸ブチルカルビトールを８５質量部配合し、体積抵抗率を低めの２．０６E-05（Ω・ｃｍ）としている。また、該導電性ペースト２５aの粘度は２９４Ｐ、ＴＩ値は７．１としている。
【００３６】
一方、第二サイクルおよび第三サイクルの印刷工程で使用する導電性ペースト２５ｂ、２５ｃは、主導電剤である鱗片状銀の含有量を第一サイクルの導電性ペースト２５ａより少なくし、ポリエステル樹脂１００質量部に対して、鱗片状銀を１２００質量部、酢酸ブチルカルビトールを８０質量部配合して、体積抵抗率を２．２１E-05（Ω・ｃｍ）としている。該導電性ペースト２５ｂ、２５ｃの粘度は２６１Ｐ、ＴＩ値は５．７である。
【００３７】
前記形成方法では、図２（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示ように、弾性を有するシリコーンゴム製ブランケット２３という中間転写体を用いて導電性ペースト２５を凹版２０からシリコーンウエハ１５上に転写するため、導電性ペースト２５（２５ａ、２５ｂ、２５ｃ）をシリコーンウエハ１５上に過度に押し付ける必要がなく、また、網目等から押し出すわけでもないため、該ペースト２５を薄く押し広げたり、エッジや表面に凹凸ができることも防止できる。
【００３８】
さらに、転写直後の導電性ペースト２５ａ、２５ｂ、２５ｃを、加熱工程により導電性ペースト中の溶媒を蒸発させて、ある程度固化することにより、次サイクルの印刷工程で圧力が加えられたときに、該ペースト２５a、２５ｂが押しつぶされて薄く押し広げられることを防止できる。
【００３９】
従って、前記サイクルを繰り返すことによる導電性ペースト２５ａ、２５ｂ、２５ｃの重ね印刷により、幅が細く、エッジがシャープで表面も平坦な集電極１２を形成できるため、太陽電池１０の入射光を多く確保できるとともに、集電極１２の高抵抗化も防止でき、光電変換効率を高めることができる。また、嵩高く、厚みのある集電極１２を形成できるため、表面にテクスチャ１６のあるシリコーンウエハ１５上に形成しても、該テクスチャ１６の凹部１６aに導電性ペースト２５が埋もれてしまうことなく、断線などの不具合も防止できる。
【００４０】
さらに、前記導電性ペースト２５a、２５ｂ、２５ｃはいずれも、粘度が１７０Ｐ以上３３０Ｐ以下であり、ＴＩ値は４．２以上７．７以下であるため、印刷時のペーストの流れを防ぎ、細く嵩高い電極線形状を維持できるとともに、パイリングの発生も防止できる。
【００４１】
さらにまた、鱗片状銀は高価であるが、第二サイクル、第三サイクルで使用する導電性ペースト２５ｂ、２５ｃはシリコーンウエハ１５に直接接触せず、該シリコーンウエハ１５と集電極１２との接触抵抗に影響しないため、該導電性ペースト２５ｂ、２５ｃの鱗片状銀の含有量を減らすことにより、高品質を維持しながらコスト削減を図ることができる。
【００４２】
（実施例）
使用する導電性ペースト、加熱工程の有無、基板への印刷方法を異ならせた実施例１〜３および比較例１〜４の電極線を作製し、電極線の幅（最小幅、最大幅、平均）、太り率、厚み（最小厚み、最大厚み、平均）を測定すると共に、総合的な形状を判定し、これらの結果を表１に示した。
なお、前記導電性ペーストは、以下の表２に示すとおり、ポリエステル樹脂に対する鱗片状銀と酢酸ブチルカルビトールの配合量を変えて、粘度Ｐと、ＴＩ値と、体積抵抗率とを異ならせた配合１〜配合４の４種類の導電性ペーストから選択して使用した。
【００４３】
【表１】
【００４４】
【表２】
【００４５】
基板には、シリコーンウエハを使用した。該シリコーンウエハの表面には、高さ２０μｍのテクスチャが形成されている。
前記鱗片状銀には、福田金属箔粉工業（株）製の粒径３μｍ（Ｄ５０）のものを使用した。
溶媒として、米山薬品工業（株）製の酢酸ブチルカルビトールを使用した。
ポリエステル樹脂として、自社製のものを使用した。
【００４６】
各導電性ペーストの粘度およびＴＩ値の測定には、コーンプレート型粘度計（（株）ＵＢＭ社製、ＭＲ−１０１）を用い、粘度はせん断速度１２．１／ｓ時の値を、ＴＩ値はせんだん速度１／ｓ時と１２．１／ｓ時の粘度比を表２に示した。
体積抵抗率は、導電性ペーストを４ｍｍ幅×１００ｍｍ長さにシリコーンウエハ上に塗布し、２００℃で３０分間焼成した後に抵抗を測定して計算した。
【００４７】
（実施例１）
オフセット印刷で用いる凹版として、金属凹版にエッチングにより幅７５μｍ、深さ３０μｍ、長さ１００ｍｍの線状凹部を、１００ｍｍ角内に２ｍｍピッチで直線配置した。該金属凹版とシリコーンゴム製ブランケットを、オリジナル・プリンティング・マシン（株）製の凹版オフセット印刷機にセットし、前記第一実施形態と同一工程によりシリコーンウエハ上に電極線を形成した。
但し、使用した導電性ペーストは、第一サイクルから第３サイクルまで同一とし、ポリエステル樹脂１００質量部に対して、鱗片状銀を１２００質量部、酢酸ブチルカルビトールを８０質量部配合し、粘度を２６１Ｐ、ＴＩ値を５．７、体積抵抗率を２．２１E-05（Ω・ｃｍ）とする配合２の導電性ペーストを使用した。
なお、凹版からシリコーンゴム製ブランケットへの導電性ペーストの受理速度は３０ｍｍ／ｓとし、シリコーンゴム製ブランケットからシリコーンウエハへの転写速度は８０ｍｍ／ｓとした。
【００４８】
（実施例２）
導電性ペーストには配合３、即ち、ポリエステル樹脂１００質量部に対して、鱗片状銀を１４００質量部、酢酸ブチルカルビトールを８５質量部配合し、粘度を２９４Ｐ、ＴＩ値を７．１、体積抵抗率を２．０６E-05（Ω・ｃｍ）とする導電性ペーストを使用した。その他は実施例１と同一とした。
【００４９】
（実施例３）
第一サイクルでは配合３の導電性ペーストを用い、第二、第三サイクルでは、配合２の導電性ペーストを使用した。その他は実施例１と同一とした。
【００５０】
（比較例１）
導電性ペーストには配合１、即ち、ポリエステル樹脂１００質量部に対して、鱗片状銀を８００質量部、酢酸ブチルカルビトールを８０質量部配合し、粘度を１６８Ｐ、ＴＩ値を４．１、体積抵抗率を３．４３E-05（Ω・ｃｍ）とする導電性ペーストを使用した。その他は実施例１と同一とした。
【００５１】
（比較例２）
導電性ペーストには配合４、即ち、ポリエステル樹脂１００質量部に対して、鱗片状銀を１６００質量部、酢酸ブチルカルビトールを９０質量部配合し、粘度を３３３Ｐ、ＴＩ値を７．８、体積抵抗率を１．６１E-05（Ω・ｃｍ）とする導電性ペーストを使用した。その他は実施例１と同一とした。
【００５２】
（比較例３）
第一サイクルから第三サイクルまでの全サイクルにおいて、ドライヤーによる加熱工程を省いたが、その他は実施例１と同一とした。
【００５３】
（比較例４）
メッシュ目開きの幅が１００μm、線長さが１００ｍｍ、線ピッチが２ｍｍとなるようにパターン形成したスクリーン印刷版を作製し、スクリーン印刷によりシリコーンウエハ上に電極線を形成した。導電性ペーストには配合２を用い、３回重ね印刷を行ったが、ドライヤーによる加熱は行わなかった。
【００５４】
（電極線の幅および厚みの測定）
レーザーテック（株）製のＬＡＳＥＲ ＭＩＣＲＯＳＣＯＰＥ １ＬＭ２１Ｗを用い、１０点測定を行った。
【００５５】
（太り率の測定）
版幅（金属凹版の凹部の幅またはスクリーン印刷版の目開き幅）をｗ１、形成後の電極線の線幅平均をｗ２とした場合において、太り率＝（ｗ２−ｗ１）／ｗ１×１００（％）で算出した。
【００５６】
表１、表２から確認できるように、粘度が１７０Ｐ以上３３０Ｐ以下であり、ＴＩ値が４．２以上７．７以下の範囲内である導電性ペーストを用い、凹版オフセット印刷工程と加熱工程を３回繰り返した実施例１〜実施例３は、太り率がマイナスとなった。即ち、幅は版幅ｗ１よりも細く、厚みも大きく、パイリングやエッジの乱れ等のない良好な電極線形状となった。
【００５７】
一方、粘度およびＴＩ値ともに低い導電性ペーストのみを使用した比較例１は、線太りがあり、その分、嵩低く、厚みの薄い電極線となった。
逆に、粘度およびＴＩ値ともに高い導電性ペーストのみを使用した比較例２は、パイリングが発生したため導電性ペーストを１００％転写しきれず、断線を生じた。
【００５８】
比較例３は、導電性ペーストの粘度もＴＩ値も前記範囲内であったが、線太りがあり、厚みも薄くなった。これは、加熱工程を省いたため、重ね印刷時に下層の導電性ペーストが圧力で押し潰されたためと思われる。
従来のスクリーン印刷法で形成した比較例４は、線太りが著しく、電極線のエッジや表面に乱れが生じた。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明は電極印刷方法として最も好適に用いられ、前記太陽電池セルのほか、ＰＤＰ前面電極、背面電極、フレキシブルプリント基板回路、高密度積層基板回路、電気機器からの電磁波シールド等の製造方法として用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の第一実施形態に係る電極線形成方法により形成された電極線の概略断面図である。
【図２】（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は、電極線形成方法の工程説明図である。
【図３】太陽電池セルの全体斜視図である。
【図４】従来例の図である。
【図５】他の従来例の図である。
【符号の説明】
【００６１】
１０ 太陽電池セル
１２ 集電極
１５ シリコーンウエハ
２０ 凹版
２１ 凹部
２３ シリコーンゴム製ブランケット
２５（２５ａ、２５ｂ、２５ｃ） 導電性ペースト
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電極線の形成方法および該電極線を備えた電極板に関し、詳しくは、凹版オフセット印刷方法でフラットディスプレイパネルのＴＦＴ基板や太陽電池の基板表面に電極線を形成するもので、特に、電極線の幅が狭く且つ厚みを大にできるものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、画像形成装置等の電気・電子部品に装着される電極基板は、主として、フォトリソ法と呼ばれる写真技術によって基板に回路を印刷形成したものが多く採用されている。フォトリソ法は、基板の全面に予めスパッタ等で導電性の良好な金属膜を成膜しておき、その上に感光性樹脂を成膜し、露光・現像してパターンを形成し、エッチングすることにより不要な部分の金属膜を洗い流して所要の電極を形成している。
前記フォトリソ法は、非常に微細なパターンを高精度で形成することができる点で優れるが、工程が非常に複雑で一連の管理が難しいだけでなく、露光、現像、乾燥等の工程を遂行する一連の製造ラインは、製造設備の精度やクリーン度が高度なものが要求される為、非常に高価なものとなる。また、導電性の良好なスパッタ膜を得る為には、スパッタリング条件として、２００℃を越える高温処理が必要となり、基板に対する熱負担が大きくなり、基板の歪や劣化等が発生する原因ともなる。
さらに、フォトリソ法では、インキや電極用ペーストを、基板全面に塗布した後に余分な箇所から取り除く必要があるため、高価なカラーフィルタ用インキや電極用ペーストの使用量が大量となり、コスト高となる問題があった。
【０００３】
一方、近年の環境問題から注目されている太陽電池では、従来よりスクリーン印刷法により太陽電池セルの集電極が形成されている。この集電極は線状であり、多数本の集電極が、シリコンウエハ上に一定ピッチで平行に形成される。詳しくは、スクリーンマスク内に電極用ペーストを充填した後、該スクリーンマスクを基板（シリコンウエハ）の表面にスキージで押圧することにより、所望パターンで設けられたスクリーン網目の貫通部から、前記ペーストが基板上に押し出され、電極形状に形成される。
【０００４】
しかしながら、前記シリコンウエハの表面は、太陽からの入射光をより多くするためにテクスチャと呼ばれるピラミッド状の凹凸が形成されている。このテクスチャは、シリコンウエハをアルカリ性溶液や酸性溶液でエッチングすることで得られ、その高さは数μｍから数十μmとなっている。そのため、電極線の断線や高抵抗化を防止するために、電極線の厚みを３０μｍ以上とすることが必要となる。しかしながら、前記スクリーン印刷法では、スキージの押圧を高くするとテクスチャの凸部にペーストが転写されないと共に、スキージの押圧を低くするとテクスチャの凹部にペーストが埋まらず、正確な電極線形状を形成しにくく、断線等も生じやすい問題がある。
【０００５】
また、スクリーンマスクはプラスチックや金属の細線を編んだものであるため、網目の形状から、印刷された電極線のエッジが乱れやすく、また、テクスチャの凹凸によりペーストのにじみも発生しやすいため、スクリーン版の目開き幅よりも電極線幅が太くなりがちとなる。しかし、太陽電池の光電変換効率を高めるためには、遮光体からなる集電極はできるだけ細幅として入射光を多くすることが重要であり、電極線幅の太りは大きな問題となる。
【０００６】
スクリーン印刷法による電極形成については、特開２００５−７７４７号（特許文献１）で、図４に示すように、一つの被印刷物５に対して複数のスキージ２、３でスクリーンマスク１を押圧することにより、テクスチャの凹部と凸部の両方にペースト４を厚膜印刷することが開示されている。また、特開平１１−１０３０８４号（特許文献２）では、図５（Ａ）（Ｂ）に示すように、パターンの異なるスクリーンマスク６（縦線６a、横線６ｂ）により重ね印刷することにより、スクリーンマスクの形状が残ることによる電極７の表面凹凸８を平坦化し、抵抗値を低減することが提案されている。
【０００７】
しかしながら、これらの方法はいずれも、スクリーン印刷法による電極線幅の太りやエッジの乱れを防止するものではない。
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−７７４７号公報
【特許文献２】特開平１１−１０３０８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は前記問題に鑑みてなされたもので、凹版オフセット印刷で、基板表面に、細幅で、厚みもあり、かつ、エッジもシャープな電極線を低コストで形成することができる電極線の形成方法および該形成方法で形成された電極線を備えた電極板を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するために、本発明は、凹版オフセット印刷法により基板上に電極線を形成する方法であって、
粘度が１７０ポアズ以上３３０ポアズ以下で且つチキソトロピー・インデックス（ＴＩ値）が４．２以上７．７以下である導電性ペーストを、凹版の凹部に充填し、該凹部内の導電性ペーストをシリコーンゴム製のブランケットに受理させた後、該ブランケットから基板へ導電性ペーストを転写して印刷する印刷工程と、該転写直後に導電性ペーストを加熱する加熱工程とを１サイクルとし、
前記サイクルを複数回繰り返して、導電性ペーストを重ね印刷することを特徴とする電極線の形成方法を提供している。
【００１１】
前記加熱工程では、５０℃〜１５０℃で５秒〜２０秒、好ましくは１０秒程度で加熱し、導電性ペーストに含まれる溶剤を揮発させて、次ぎのサイクルで導電性ペーストが重ね印刷された時に押し広げされない程度に半乾き状態としている。
さらに、所要回数で印刷工程→加熱工程を繰り返した後に、１５０℃〜２５０℃、１０分〜６０分、好ましくは２００℃で３０分程度で加熱して、重ね印刷した導電性ペーストを基板に定着させている。
【００１２】
本発明では、凹版オフセット印刷方法を用いているため、メッシュの網目から導電性ペーストを押し出すスクリーン印刷法と異なり、エッジの乱れは生じず電極表面にも凹凸ができず、また、ブランケットを基板へ過度に押し付けることなく印刷できるため、導電性ペーストの広がりを防ぎ、幅細で嵩高い電極線形状を正確に形成することができる。
また、本発明では、印刷工程→加熱工程を１サイクルとし、このサイクルを繰り返して導電性ペーストを重ね印刷するが、前記したように、前サイクルの印刷工程で転写された導電性ペーストが加熱工程で硬くなっているため、次のサイクルでの印刷時に圧力が加わっても硬化された導電性ペーストは押し広げられることなく、細線形状と厚みとを保持することができる。従って、印刷工程と加熱工程を１サイクルとして、このサイクルを繰り返して重ね印刷することで、先に印刷した導電性ペーストと後から印刷した導電性ペーストとを融着させて一体化させながら、細幅を維持し、厚みを大とした電極線を形成することができる。
なお、加熱による硬化の程度は、導電性ペーストが印刷時の圧力により押し潰されず、厚みを保持できる硬さであれば、半乾き状態となる程度でよい。
【００１３】
さらに、本発明の印刷法は、従来のフォトリソ法と異なり、凹版オフセット印刷法を採用し、電極線のパターンに従って形成された凹版の凹部にのみインクを埋め入れて転写するため、ペーストの無駄が殆ど発生せず、製造コストも削減することができる。
【００１４】
さらに、本発明で用いるシリコーンゴム製ブランケットは、シリコーンゴムを表層に持つブランケットであり、シリコーンゴムを金型内へ注型して成型する方法、あるいはＰＥＴ基材にシリコーンゴムをコーティングする方法などの、いずれの方法で作製されたものでもよい。このシリコーンゴム製ブランケットを用いることにより、ブランケットに受理されたペーストを基板へ１００％転写することができるため、効率よく厚みのある電極線を形成できる。
【００１５】
前記のように、導電性ペーストは、その粘度を１７０ポアズ（Ｐ）以上３３０ポアズ（Ｐ）以下とし、チキソトロピー・インデックス（以下、ＴＩ値と略す）を４．２以上７．７以下としている。
これは導電性ペーストの粘度が１７０Ｐ未満、またはＴＩ値が４．２未満では、凹版オフセット印刷で導電性ペーストに流れて広がり、電極幅が太くなる傾向があることによる。一方、粘度が３３０Ｐより高い場合、またはＴＩ値が７．７より高い場合は、凹版からブランケットへペーストは受理されるが、ブランケットから基板への転移が悪くなる現象、いわゆるパイリングが発生しやすくなることに因る。
前記粘度は好ましくは２００Ｐ以上、３００Ｐ以下である。また、前記ＴＩ値は好ましくは５．０以上、７．５以下である。
【００１６】
前記導電性ペーストは、主導電剤として、金、銀、銅、白金、パラジウム、ニッケル及びこれらの混合物のいずれかからなる導電性金属粉末を用い、該導電性金属粉末にバインダー樹脂と酢酸ブチルカルビトール等を加えて撹拌し、３本ロール練りで均一に分散させ、追加溶媒により非常に微細な粒子にすることが容易である。特に、コスト面と導電性の面から、銀が好適であるが、前記した金属に限定されない。
前記導電性金属粉末は平均粒子径が０．１μｍ〜１０μｍ、好ましくは０．３μｍ〜５μｍとしていることが好ましく、形状は球状、楕円球状、柱状、鱗片状、繊維状等の種々の形状とすることができる。
【００１７】
前記金属粉末と混合するバインダー樹脂は、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂等を用いており、特に、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂が好適に用いられる。
【００１８】
導電性金属粉末は、樹脂１００質量部に対して５００〜２０００質量部、好ましくは８００〜１６００質量部で配合していることが好ましい。
前記範囲は、５００質量部より小さいと、金属粉末同士が十分に密着しにくく加熱時に金属層が形成しにくく導電性が得られなくなるからである。一方、２０００質量部を超えると、固形分比率が大きくなり過ぎてブランケットへの受理、転写が劣り、基板との密着性も悪くなってくるからである。
溶剤は樹脂１００質量部に対して５０〜１００質量部、好ましくは８０〜９０質量部である。
【００１９】
前記導電性ペーストを受理するシリコーンゴムの表面硬度は、ＪＩＳ−Ａ硬度で７０〜２０が好ましい。これは、７０を越えると、硬すぎて変形せず、版の凹部に充填される導電性ペーストを十分に受理することができなくなる。一方、２０未満と硬度が低いと、表面ゴムの変形が大きくなり、精度良く印刷することが難しくなる。より好ましくは６０〜２５である。
【００２０】
また、シリコーンゴムの表面粗さは、印刷パターンが微細になる程、印刷精度に大きく影響を及ぼす。ライン幅２０μｍ程度の微細なパターン形成には、表面粗度が、１０点平均粗さで１．０μｍ以下が好ましく、より好ましくは、０．５μｍ以下の平滑な表面であることが望ましい。
【００２１】
前記複数サイクルのうち、最初の第一サイクルでは体積抵抗率が低い前記導電性ペーストを用い、第二サイクル以降は体積抵抗率が高い導電性ペーストを用いることができる。 これにより、被印刷体の基板と導電性ペーストとの接触抵抗を低くすることができる。また、体積抵抗率の低いペーストには高価な導電剤を多く含有させる必要があるが、第二サイクル以降の導電性ペーストは基板との接触抵抗に影響しないため、第二サイクル以降で使用する導電性ペーストの導電剤含有量を減らすことにより、高品質を維持しながらコストを抑制することができる。
前記第一サイクルの導電性ペーストの体積抵抗率は１．０×１０−５〜３．０×１０−５（Ω・ｃｍ）、第二サイクル以降の導電性ペーストの体積抵抗率は２．０×１０−５〜４．０×１０−５（Ω・ｃｍ）とすることが好ましい。
【００２２】
本発明方法により、太陽電池セルの集電極を形成することが好ましい。
即ち、太陽電池セルの基板表面には、多くの入射光を確保するために、前述のとおりテクスチャと呼ばれる凹凸が形成されているため、集電極は特に細幅で且つ厚さが大であることが求められるが、前記凹版オフセット印刷による重ね印刷によれば、細幅で３０μｍまで細く、尚且つ厚みのある集電極を形成することができため、太陽電池にとって重要な光電変換効率が高まり、出力性能を向上させることができる。
【００２３】
本発明は、前記方法で形成された電極線を基板上に備えていることを特徴とする電極板を提供している。
特に、本発明の電極板では、電極線の線幅が３０以上１００μｍ以下で、電極線の厚さは３０μｍ以上１００μｍ以下とすることができる。
【００２４】
本発明の印刷法によって得られた電極線は、導電性金属粉末同士が密着した金属層により電極を形成しているため、該電極は導電性に優れて電気抵抗が小さく、かつ、濃淡がなく均一で、しかも分断のない精密な電極回路パターンを備えたものとすることができる。
さらに、電極線を重ね印刷して形成しているために、１００μｍ程度まで厚くすることができ、厚みが３０μｍ以上とすることが必要な電極線を形成することができる。かつ、重ね印刷をしても線幅の太りが抑制でき、線幅が３０〜１００μｍとした細幅の電極線を形成することができる。
【発明の効果】
【００２５】
上述したように、本発明によれば、電極線の製造コストを低減できるうえ、細幅で、厚みがあり、かつ、エッジがシャープな電極線を基板上に形成することができるため、断線や高抵抗化などの不具合を防止でき、高品質の電極線を提供できる。また、前記方法で太陽電池の集電極を形成した場合、多くの入射光を確保でき、光電変換効率を高めることができる。
【００２６】
さらに、第一サイクルで使用する導電性ペーストのみに体積低抗率の低い導電性ペーストを使用することにより、コストを抑制しながら、基板との接触抵抗が低い高品質の電極線を形成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１乃至図３は本発明の第一実施形態に係る電極線形成方法を示し、シリコーン系太陽電池セル１０の集電極１２の形成方法に適用している。
【００２８】
前記太陽電池セル１０の基板に用いるシリコーンウエハ１５は、図１に示すように、その受光面１５aに、ピラミッド型の凹凸からなるテクスチャ１６が形成されている。該テクスチャ１６の高さは、数μｍ〜数十μｍとされている。
【００２９】
このシリコーンウエハ１５の受光面１５ａに、凹版オフセット印刷法で、図３に示すように、一定ピッチで平行に形成された複数の電極線からなる集電極１２と、該集電極１２と直交して形成される外部取り出し用のバスバー電極１３とで構成される受光面電極１１が形成している。
【００３０】
前記集電極１２は、導電性ペースト２５（２５a、２５ｂ、２５ｃ）をシリコーンウエハ１５上に１回印刷する工程と、該印刷工程後に該導電性ペースト２５を加熱する工程とを１サイクルとし、このサイクルを３回繰り返して、図１に示すように、導電性ペースト２５a、２５ｂ、２５ｃを重ね印刷している。
前記３回のサイクルを繰り返した後、２００℃のオーブンで３０分加熱して、シリコーンウエハ１５に導電性ペースト２５を固着させて形成している。
【００３１】
前記導電性ペースト２５は、ポリエステル樹脂に、主導電剤としての平均粒径が３μｍ程度の鱗片状の銀粉末を加え、溶剤として酢酸ブチルカルビトールを添加して撹拌し、３本ロールで練って銀粉末を均一に分散して作製したものを使用している。
【００３２】
電極線の形成は、凹版２０と、円筒状ブランケット胴の表面をシリコーンゴム製ブランケット２３で被覆したブランケットを備えたオセット印刷機を用いて行っている。
前記シリコーンゴム製ブランケット２３は金型にシリコーンゴムを注型して成型しており、該シリコーンゴム２の厚さは０．１ｍｍ〜２ｍｍとし、硬度はＪＩＳ−Ａで２０〜７０の範囲として弾性変形可能とし、表面粗さは１０点平均で１．０μｍ以下の平滑面としている。
【００３３】
図２は印刷工程を示し、凹版２０の表面には、所望パターンに従ってエッチングにより電極線のパターンにしたがって凹部２１が形成されている。
図２（Ａ）に示すように、まず、凹版２０の凹部２１にドクターナイフ２２を用いて導電性ペースト２５を充填している。
次ぎに、図２（Ｂ）に示すように、シリコーンゴム製ブランケット２３に転写する。
次ぎに、このシリコーンゴム製ブランケット２３に受理された導電性ペースト２５を、図２（Ｃ）に示すように、シリコーンウエハ１５の受光面１５ａ上に転写している。
【００３４】
次に、前記加熱工程は、シリコーンウエハ１５上に転写された直後の導電性ペースト２５に、ドライヤーの熱風（５０℃〜１５０℃）を１０秒程度当てて加熱する。
【００３５】
３回繰り返す前記サイクルのうち、最初の第一サイクルの印刷工程で使用する導電性ペースト２５aは、主導電剤である鱗片状銀の含有量を多くし、アクリル樹脂を１００質量部とすると、鱗片状銀を１４００質量部とし、溶剤の酢酸ブチルカルビトールを８５質量部配合し、体積抵抗率を低めの２．０６E-05（Ω・ｃｍ）としている。また、該導電性ペースト２５aの粘度は２９４Ｐ、ＴＩ値は７．１としている。
【００３６】
一方、第二サイクルおよび第三サイクルの印刷工程で使用する導電性ペースト２５ｂ、２５ｃは、主導電剤である鱗片状銀の含有量を第一サイクルの導電性ペースト２５ａより少なくし、ポリエステル樹脂１００質量部に対して、鱗片状銀を１２００質量部、酢酸ブチルカルビトールを８０質量部配合して、体積抵抗率を２．２１E-05（Ω・ｃｍ）としている。該導電性ペースト２５ｂ、２５ｃの粘度は２６１Ｐ、ＴＩ値は５．７である。
【００３７】
前記形成方法では、図２（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示ように、弾性を有するシリコーンゴム製ブランケット２３という中間転写体を用いて導電性ペースト２５を凹版２０からシリコーンウエハ１５上に転写するため、導電性ペースト２５（２５ａ、２５ｂ、２５ｃ）をシリコーンウエハ１５上に過度に押し付ける必要がなく、また、網目等から押し出すわけでもないため、該ペースト２５を薄く押し広げたり、エッジや表面に凹凸ができることも防止できる。
【００３８】
さらに、転写直後の導電性ペースト２５ａ、２５ｂ、２５ｃを、加熱工程により導電性ペースト中の溶媒を蒸発させて、ある程度固化することにより、次サイクルの印刷工程で圧力が加えられたときに、該ペースト２５a、２５ｂが押しつぶされて薄く押し広げられることを防止できる。
【００３９】
従って、前記サイクルを繰り返すことによる導電性ペースト２５ａ、２５ｂ、２５ｃの重ね印刷により、幅が細く、エッジがシャープで表面も平坦な集電極１２を形成できるため、太陽電池１０の入射光を多く確保できるとともに、集電極１２の高抵抗化も防止でき、光電変換効率を高めることができる。また、嵩高く、厚みのある集電極１２を形成できるため、表面にテクスチャ１６のあるシリコーンウエハ１５上に形成しても、該テクスチャ１６の凹部１６aに導電性ペースト２５が埋もれてしまうことなく、断線などの不具合も防止できる。
【００４０】
さらに、前記導電性ペースト２５a、２５ｂ、２５ｃはいずれも、粘度が１７０Ｐ以上３３０Ｐ以下であり、ＴＩ値は４．２以上７．７以下であるため、印刷時のペーストの流れを防ぎ、細く嵩高い電極線形状を維持できるとともに、パイリングの発生も防止できる。
【００４１】
さらにまた、鱗片状銀は高価であるが、第二サイクル、第三サイクルで使用する導電性ペースト２５ｂ、２５ｃはシリコーンウエハ１５に直接接触せず、該シリコーンウエハ１５と集電極１２との接触抵抗に影響しないため、該導電性ペースト２５ｂ、２５ｃの鱗片状銀の含有量を減らすことにより、高品質を維持しながらコスト削減を図ることができる。
【００４２】
（実施例）
使用する導電性ペースト、加熱工程の有無、基板への印刷方法を異ならせた実施例１〜３および比較例１〜４の電極線を作製し、電極線の幅（最小幅、最大幅、平均）、太り率、厚み（最小厚み、最大厚み、平均）を測定すると共に、総合的な形状を判定し、これらの結果を表１に示した。
なお、前記導電性ペーストは、以下の表２に示すとおり、ポリエステル樹脂に対する鱗片状銀と酢酸ブチルカルビトールの配合量を変えて、粘度Ｐと、ＴＩ値と、体積抵抗率とを異ならせた配合１〜配合４の４種類の導電性ペーストから選択して使用した。
【００４３】
【表１】
【００４４】
【表２】
【００４５】
基板には、シリコーンウエハを使用した。該シリコーンウエハの表面には、高さ２０μｍのテクスチャが形成されている。
前記鱗片状銀には、福田金属箔粉工業（株）製の粒径３μｍ（Ｄ５０）のものを使用した。
溶媒として、米山薬品工業（株）製の酢酸ブチルカルビトールを使用した。
ポリエステル樹脂として、自社製のものを使用した。
【００４６】
各導電性ペーストの粘度およびＴＩ値の測定には、コーンプレート型粘度計（（株）ＵＢＭ社製、ＭＲ−１０１）を用い、粘度はせん断速度１２．１／ｓ時の値を、ＴＩ値はせんだん速度１／ｓ時と１２．１／ｓ時の粘度比を表２に示した。
体積抵抗率は、導電性ペーストを４ｍｍ幅×１００ｍｍ長さにシリコーンウエハ上に塗布し、２００℃で３０分間焼成した後に抵抗を測定して計算した。
【００４７】
（実施例１）
オフセット印刷で用いる凹版として、金属凹版にエッチングにより幅７５μｍ、深さ３０μｍ、長さ１００ｍｍの線状凹部を、１００ｍｍ角内に２ｍｍピッチで直線配置した。該金属凹版とシリコーンゴム製ブランケットを、オリジナル・プリンティング・マシン（株）製の凹版オフセット印刷機にセットし、前記第一実施形態と同一工程によりシリコーンウエハ上に電極線を形成した。
但し、使用した導電性ペーストは、第一サイクルから第３サイクルまで同一とし、ポリエステル樹脂１００質量部に対して、鱗片状銀を１２００質量部、酢酸ブチルカルビトールを８０質量部配合し、粘度を２６１Ｐ、ＴＩ値を５．７、体積抵抗率を２．２１E-05（Ω・ｃｍ）とする配合２の導電性ペーストを使用した。
なお、凹版からシリコーンゴム製ブランケットへの導電性ペーストの受理速度は３０ｍｍ／ｓとし、シリコーンゴム製ブランケットからシリコーンウエハへの転写速度は８０ｍｍ／ｓとした。
【００４８】
（実施例２）
導電性ペーストには配合３、即ち、ポリエステル樹脂１００質量部に対して、鱗片状銀を１４００質量部、酢酸ブチルカルビトールを８５質量部配合し、粘度を２９４Ｐ、ＴＩ値を７．１、体積抵抗率を２．０６E-05（Ω・ｃｍ）とする導電性ペーストを使用した。その他は実施例１と同一とした。
【００４９】
（実施例３）
第一サイクルでは配合３の導電性ペーストを用い、第二、第三サイクルでは、配合２の導電性ペーストを使用した。その他は実施例１と同一とした。
【００５０】
（比較例１）
導電性ペーストには配合１、即ち、ポリエステル樹脂１００質量部に対して、鱗片状銀を８００質量部、酢酸ブチルカルビトールを８０質量部配合し、粘度を１６８Ｐ、ＴＩ値を４．１、体積抵抗率を３．４３E-05（Ω・ｃｍ）とする導電性ペーストを使用した。その他は実施例１と同一とした。
【００５１】
（比較例２）
導電性ペーストには配合４、即ち、ポリエステル樹脂１００質量部に対して、鱗片状銀を１６００質量部、酢酸ブチルカルビトールを９０質量部配合し、粘度を３３３Ｐ、ＴＩ値を７．８、体積抵抗率を１．６１E-05（Ω・ｃｍ）とする導電性ペーストを使用した。その他は実施例１と同一とした。
【００５２】
（比較例３）
第一サイクルから第三サイクルまでの全サイクルにおいて、ドライヤーによる加熱工程を省いたが、その他は実施例１と同一とした。
【００５３】
（比較例４）
メッシュ目開きの幅が１００μm、線長さが１００ｍｍ、線ピッチが２ｍｍとなるようにパターン形成したスクリーン印刷版を作製し、スクリーン印刷によりシリコーンウエハ上に電極線を形成した。導電性ペーストには配合２を用い、３回重ね印刷を行ったが、ドライヤーによる加熱は行わなかった。
【００５４】
（電極線の幅および厚みの測定）
レーザーテック（株）製のＬＡＳＥＲ ＭＩＣＲＯＳＣＯＰＥ １ＬＭ２１Ｗを用い、１０点測定を行った。
【００５５】
（太り率の測定）
版幅（金属凹版の凹部の幅またはスクリーン印刷版の目開き幅）をｗ１、形成後の電極線の線幅平均をｗ２とした場合において、太り率＝（ｗ２−ｗ１）／ｗ１×１００（％）で算出した。
【００５６】
表１、表２から確認できるように、粘度が１７０Ｐ以上３３０Ｐ以下であり、ＴＩ値が４．２以上７．７以下の範囲内である導電性ペーストを用い、凹版オフセット印刷工程と加熱工程を３回繰り返した実施例１〜実施例３は、太り率がマイナスとなった。即ち、幅は版幅ｗ１よりも細く、厚みも大きく、パイリングやエッジの乱れ等のない良好な電極線形状となった。
【００５７】
一方、粘度およびＴＩ値ともに低い導電性ペーストのみを使用した比較例１は、線太りがあり、その分、嵩低く、厚みの薄い電極線となった。
逆に、粘度およびＴＩ値ともに高い導電性ペーストのみを使用した比較例２は、パイリングが発生したため導電性ペーストを１００％転写しきれず、断線を生じた。
【００５８】
比較例３は、導電性ペーストの粘度もＴＩ値も前記範囲内であったが、線太りがあり、厚みも薄くなった。これは、加熱工程を省いたため、重ね印刷時に下層の導電性ペーストが圧力で押し潰されたためと思われる。
従来のスクリーン印刷法で形成した比較例４は、線太りが著しく、電極線のエッジや表面に乱れが生じた。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明は電極印刷方法として最も好適に用いられ、前記太陽電池セルのほか、ＰＤＰ前面電極、背面電極、フレキシブルプリント基板回路、高密度積層基板回路、電気機器からの電磁波シールド等の製造方法として用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の第一実施形態に係る電極線形成方法により形成された電極線の概略断面図である。
【図２】（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は、電極線形成方法の工程説明図である。
【図３】太陽電池セルの全体斜視図である。
【図４】従来例の図である。
【図５】他の従来例の図である。
【符号の説明】
【００６１】
１０ 太陽電池セル
１２ 集電極
１５ シリコーンウエハ
２０ 凹版
２１ 凹部
２３ シリコーンゴム製ブランケット
２５（２５ａ、２５ｂ、２５ｃ） 導電性ペースト
【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹版オフセット印刷法により基板上に電極線を形成する方法であって、
粘度が１７０ポアズ以上３３０ポアズ以下で且つチキソトロピー・インデックス（ＴＩ値）が４．２以上７．７以下である導電性ペーストを、凹版の凹部に充填し、該凹部内の導電性ペーストをシリコーンゴム製のブランケットに受理させた後、該ブランケットから基板へ導電性ペーストを転写して印刷する印刷工程と、該転写直後に導電性ペーストを加熱する加熱工程とを１サイクルとし、
前記サイクルを複数回繰り返して、導電性ペーストを重ね印刷することを特徴とする電極線の形成方法。
【請求項２】
前記複数サイクルのうち、最初の第一サイクルでは体積抵抗率が低い前記導電性ペーストを用い、第二サイクル以降は体積抵抗率が高い導電性ペーストを用いている請求項１に記載の電極線の形成方法。
【請求項３】
前記導電性ペーストは、主導電剤としてを銀粉末を用いている請求項１または請求項２に記載の電極線の形成方法。
【請求項４】
前記電極線は太陽電池セルの集電極としている請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の電極線の形成方法。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の方法で形成された電極線を基板上に備えていることを特徴とする電極板。
【請求項６】
前記電極線の線幅は３０以上１００μｍ以下で、電極線の厚さは３０μｍ以上１００μｍ以下とされている請求項５に記載の電極板。
【請求項１】
凹版オフセット印刷法により基板上に電極線を形成する方法であって、
粘度が１７０ポアズ以上３３０ポアズ以下で且つチキソトロピー・インデックス（ＴＩ値）が４．２以上７．７以下である導電性ペーストを、凹版の凹部に充填し、該凹部内の導電性ペーストをシリコーンゴム製のブランケットに受理させた後、該ブランケットから基板へ導電性ペーストを転写して印刷する印刷工程と、該転写直後に導電性ペーストを加熱する加熱工程とを１サイクルとし、
前記サイクルを複数回繰り返して、導電性ペーストを重ね印刷することを特徴とする電極線の形成方法。
【請求項２】
前記複数サイクルのうち、最初の第一サイクルでは体積抵抗率が低い前記導電性ペーストを用い、第二サイクル以降は体積抵抗率が高い導電性ペーストを用いている請求項１に記載の電極線の形成方法。
【請求項３】
前記導電性ペーストは、主導電剤としてを銀粉末を用いている請求項１または請求項２に記載の電極線の形成方法。
【請求項４】
前記電極線は太陽電池セルの集電極としている請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の電極線の形成方法。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の方法で形成された電極線を基板上に備えていることを特徴とする電極板。
【請求項６】
前記電極線の線幅は３０以上１００μｍ以下で、電極線の厚さは３０μｍ以上１００μｍ以下とされている請求項５に記載の電極板。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００７−４４９７４（Ｐ２００７−４４９７４Ａ）
【公開日】平成１９年２月２２日（２００７．２．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２３１２１６（Ｐ２００５−２３１２１６）
【出願日】平成１７年８月９日（２００５．８．９）
【出願人】（０００１８３２３３）住友ゴム工業株式会社 (3,458)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年２月２２日（２００７．２．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年８月９日（２００５．８．９）
【出願人】（０００１８３２３３）住友ゴム工業株式会社 (3,458)
【Ｆターム（参考）】
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