JP5542162B2 - Metal mask and method for manufacturing solar cell - Google Patents

Description

本発明は、メタルマスクおよび太陽電池の製造方法に関する。   The present invention relates to a metal mask and a method for manufacturing a solar cell.

従来、表面に凹凸を有する基板に対して十分なペースト量が供給可能な印刷用マスクとしては、フォトリソグラフ法により開口寸法が異なるメタルマスク原板を作製し、前記メタルマスク原板にエッチング法でプリント配線基板やモジュール基板に追従する凸部を形成した印刷用メタルマスクが提案されている（例えば、特許文献１参照）。   Conventionally, as a mask for printing that can supply a sufficient amount of paste to a substrate with uneven surfaces, a metal mask original plate with different opening dimensions is produced by a photolithographic method, and printed wiring is formed on the metal mask original plate by an etching method. There has been proposed a metal mask for printing in which a convex portion that follows a substrate or a module substrate is formed (for example, see Patent Document 1).

表面に凹凸を有する基板として、例えば太陽電池素子がある。太陽電池素子は、例えば厚さ２００μｍ程度のシリコン基板において、光の集光率を高めるために表側（受光面側）に１０μｍ程度の凹凸構造を持つ。また、表面に反射防止膜である窒化シリコン膜が成膜されている。窒化シリコン膜上には、光−電子変換された電子を集める表面電極が形成されている。またシリコン基板の裏面には、裏面電極および外部電極とコンタクトを取る裏面接続用電極が形成されている。   As a substrate having irregularities on the surface, for example, there is a solar cell element. The solar cell element has, for example, a concavo-convex structure of about 10 μm on the front side (light-receiving surface side) in order to increase the light collection rate in a silicon substrate having a thickness of about 200 μm. Further, a silicon nitride film which is an antireflection film is formed on the surface. On the silicon nitride film, a surface electrode that collects photo-electron converted electrons is formed. On the back surface of the silicon substrate, a back surface connection electrode is formed which contacts the back surface electrode and the external electrode.

一般に、表面電極の形成は、所望のパターンの透過部を有するスクリーンマスクを用いたスクリーン印刷法によりペースト状材料をシリコン基板の所定の場所に印刷し、焼成炉で高温処理することで形成される。   In general, the surface electrode is formed by printing a paste-like material on a predetermined position of a silicon substrate by a screen printing method using a screen mask having a transmissive portion of a desired pattern, and performing high-temperature processing in a baking furnace. .

電極形成方法としては、現在、安価に製作できる方法としてスクリーン印刷法が主流である。例えば、表面電極としてのグリッド電極（幅の細い電極）の形成にはメッシュの無い金属板に所定のパターンの開口を開けたメタルマスクを用い、グリッド電極と直交する表面電極としてのバス電極（幅の太い電極）の形成にはスクリーンマスクを用いて、重ね（多層）印刷することで受光面側の電極を形成する方法がある（例えば、特許文献２参照）。   As an electrode forming method, a screen printing method is currently mainstream as a method that can be manufactured at low cost. For example, a grid electrode (narrow electrode) as a surface electrode is formed using a metal mask having a predetermined pattern in a metal plate without a mesh, and a bus electrode (width) as a surface electrode orthogonal to the grid electrode. There is a method of forming an electrode on the light-receiving surface side by overlapping (multilayer) printing using a screen mask (for example, see Patent Document 2).

スクリーンマスクを用いた先行事例としては、グリッド電極の形状をバス電極から離れるほど細くする形状にすることで、電流の集電率を低下させることなく受光面積を増加させる方法も示されている（例えば、特許文献３参照）。   As a previous example using a screen mask, a method of increasing the light receiving area without decreasing the current collection rate by making the shape of the grid electrode thinner with increasing distance from the bus electrode is also shown ( For example, see Patent Document 3).

特開２００８−３０２５６７号公報JP 2008-302567 A 特許第３８０３１３３号公報Japanese Patent No. 3803133 特開平６−２８３７３６号公報JP-A-6-283737

しかしながら、メタルマスクとスクリーンマスクを用いて、重ね（多層）印刷する方法では、工数が増加し、生産タクトが低下する問題があった。さらに、断線や印刷カスレの無い細幅のグリッド電極を実現するためには、重ね印刷する際に異なる印刷マスクを使うことで、印刷マスク管理項目（特に配線間ピッチ変動）が増える点、さらに高い重ね合わせ精度に関わる問題があった。グリッド電極幅が細くなるほど、高い重ね合わせ精度が要求され位置ずれのリスクが高まる。その結果、グリッド電極幅が拡がってしまい、電極形成工程での歩留まりを低下させる問題があった。   However, in the method of overlapping (multi-layer) printing using a metal mask and a screen mask, there are problems that man-hours increase and production tact decreases. Furthermore, in order to realize a narrow grid electrode without disconnection or printing blur, the use of different print masks for overprinting increases the number of print mask management items (especially pitch variation between wirings), which is even higher. There was a problem related to overlay accuracy. As the grid electrode width becomes narrower, higher overlay accuracy is required and the risk of displacement increases. As a result, there is a problem that the grid electrode width is widened and the yield in the electrode forming process is lowered.

そこで、工数の削減や歩留まりの向上を図るために、例えばバス電極とグリッド電極を一括してメタルマスクで形成するとともに、オフコンタクト印刷方式（マスクと基板との間に所定の間隔を設けて印刷する方式）を採用することが考えられる。   Therefore, in order to reduce man-hours and improve yield, for example, bus electrodes and grid electrodes are collectively formed with a metal mask, and an off-contact printing method (printing with a predetermined interval between the mask and the substrate) is performed. It is conceivable to adopt a method of

この場合、メタルマスクにはバス電極用の開口とグリッド電極用の開口が形成されることとなる。そうすると、印刷時に加えられる力によってバス電極とグリッド電極との接続部の変形が問題になりやすい。特に、オフコンタクト印刷方式で印刷する場合に印刷繰り返し時に加えられる変形と引張力によって、引張方向に沿った最外両端部に形成されたグリッド電極とバス電極との接続部で、メタルマスク自体が破損しやすいという問題があった。   In this case, an opening for a bus electrode and an opening for a grid electrode are formed in the metal mask. If it does so, the deformation | transformation of the connection part of a bus electrode and a grid electrode will become a problem easily with the force applied at the time of printing. In particular, when printing with the off-contact printing method, the metal mask itself is connected at the connection between the grid electrode and the bus electrode formed at the outermost ends along the tensile direction due to deformation and tensile force applied during repeated printing. There was a problem of being easily damaged.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、オフコンタクト印刷方式によるスクリーン印刷を繰り返しても、破損しにくいメタルマスクを得ることを目的としている。   The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to obtain a metal mask that is not easily damaged even when screen printing by an off-contact printing method is repeated.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、板状の形状を呈するとともに第１面側が凸となるように第１面の裏面である第２面側から押圧力が加えられることで第１の方向に沿った引張力が加えられる板状部と、第１の方向に沿って延びるように板状部の第１面側に形成されるとともに、板状部の第１の方向に沿った端部に至らないように形成された溝と、溝の底面に形成されて第１面の裏面側である第２面側に貫通する複数の第１開口と、溝につながるように形成されて、第１の方向と垂直な第２の方向に沿って延びるとともに板状部を貫通する第２開口と、板状部の第１面側のうち、溝および第２開口が形成された領域よりも第１の方向に沿って端部側となる領域であって、第１の方向に沿った溝の延長線上と重ならない領域に形成された第３開口と、を備え、第３開口は、第２の方向に沿って延びるように形成され、溝の溝幅よりも第１の方向に沿った第２開口の幅のほうが小さいことを特徴とする。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention applies a pressing force from the second surface side, which is the back surface of the first surface, so as to exhibit a plate-like shape and the first surface side is convex. And is formed on the first surface side of the plate-like portion so as to extend along the first direction, and the first of the plate-like portion. A groove formed so as not to reach the end portion along the direction of the groove, a plurality of first openings formed on the bottom surface of the groove and penetrating to the second surface side which is the back surface side of the first surface, and connected to the groove The second opening that extends along the second direction perpendicular to the first direction and penetrates the plate-like portion, and the groove and the second opening of the first surface side of the plate-like portion are formed as described above. It is a region that is closer to the end portion along the first direction than the formed region, and does not overlap with the extension line of the groove along the first direction. A third opening formed in the region, wherein the third opening is formed to extend along the second direction, and has a width of the second opening along the first direction rather than the groove width of the groove. It is characterized by being smaller.

本発明によれば、最外両端部に形成されたバス電極とグリッド電極との接続部での変形を抑えることで、メタルマスクが破損するのを抑えることができるという効果を奏する。また、幅の異なる電極を１回の印刷で同時に形成できるので、重ね印刷を行う場合に比べて高速印刷が可能になるとともに、位置ずれの少ない安定した形状で表面電極を形成できるという効果を奏する。   According to the present invention, there is an effect that the metal mask can be prevented from being damaged by suppressing the deformation at the connection portion between the bus electrode and the grid electrode formed at the outermost both ends. In addition, since electrodes having different widths can be simultaneously formed by one printing, it is possible to perform high-speed printing as compared with the case of performing overprinting, and it is possible to form a surface electrode with a stable shape with little positional deviation. .

図１−１は、太陽電池の概略構成を示す断面図である。FIG. 1-1 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of a solar cell. 図１−２は、太陽電池の概略構成を示す平面図である。FIG. 1-2 is a plan view illustrating a schematic configuration of a solar cell. 図２は、本発明の実施の形態１にかかるメタルマスクの平面図である。FIG. 2 is a plan view of the metal mask according to the first embodiment of the present invention. 図３は、図２に示すＡ−Ａ線に沿った矢視断面図である。3 is a cross-sectional view taken along line AA shown in FIG. 図４は、図２に示すＢ−Ｂ線に沿った矢視断面図である。4 is a cross-sectional view taken along line BB shown in FIG. 図５は、図２に示すＣ−Ｃ線に沿った矢視断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line CC shown in FIG. 図６は、図２に示すメタルマスクを用いたスクリーン印刷を説明するための概略図である。FIG. 6 is a schematic diagram for explaining screen printing using the metal mask shown in FIG. 図７は、図２に示すメタルマスクをスクリーン印刷に用いた場合の印刷結果を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a printing result when the metal mask shown in FIG. 2 is used for screen printing. 図８は、図１に示すメタルマスクを用いて表面電極をスクリーン印刷する方法を示すフローチャートである。FIG. 8 is a flowchart showing a method of screen printing a surface electrode using the metal mask shown in FIG. 図９は、比較例として示すメタルマスクの平面図である。FIG. 9 is a plan view of a metal mask shown as a comparative example. 図１０は、図９に示すメタルマスクの破損例を示す平面図である。FIG. 10 is a plan view showing an example of breakage of the metal mask shown in FIG. 図１１は、電極の膜厚と線幅との関係を示す図であって、スクリーンマスクを用いて形成した場合とメタルマスクを用いて形成した場合とを比較する図である。FIG. 11 is a diagram showing the relationship between the film thickness of the electrode and the line width, and compares the case of using a screen mask and the case of using a metal mask. 図１２は、本発明の実施の形態２にかかるメタルマスクの平面図である。FIG. 12 is a plan view of a metal mask according to the second embodiment of the present invention. 図１３は、本発明の実施の形態３にかかるメタルマスクの平面図である。FIG. 13 is a plan view of a metal mask according to the third embodiment of the present invention. 図１４は、図１３に示すＥ−Ｅ線に沿った矢視断面図である。14 is a cross-sectional view taken along line EE shown in FIG. 図１５は、本発明の実施の形態４にかかるメタルマスクの平面図である。FIG. 15 is a plan view of a metal mask according to the fourth embodiment of the present invention.

以下に、本発明の実施の形態にかかるメタルマスクおよび太陽電池の製造方法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。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、図面を見易くするために、平面図であってもハッチングを付す場合があり、断面図であってもハッチングを省略する場合がある。   Below, the manufacturing method of the metal mask and solar cell concerning embodiment of this invention is demonstrated in detail based on drawing. Note that the present invention is not limited to the embodiments. In the drawings shown below, the scale of each member may be different from the actual scale for easy understanding. The same applies between the drawings. Further, in order to make the drawing easy to see, hatching may be given even in a plan view, and hatching may be omitted even in a cross-sectional view.

実施の形態１．
まず、本発明の実施の形態１にかかるメタルマスクを用いて製造される太陽電池の概略構成について説明する。図１−１は、太陽電池の概略構成を示す断面図である。図１−２は、太陽電池の概略構成を示す平面図である。 Embodiment 1 FIG.
First, a schematic configuration of a solar cell manufactured using the metal mask according to the first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1-1 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of a solar cell. FIG. 1-2 is a plan view illustrating a schematic configuration of a solar cell.

太陽電池５０は、基板表層に第２導電型の不純物元素を拡散した不純物拡散層であるＮ層２１ａを有する第１導電型の半導体基板であるＰ型の半導体基板２１と、半導体基板２１の受光面２５側の面（表面）に形成された反射防止膜２２と、半導体基板２１の受光面２５側の面に形成された表面電極２３と、半導体基板２１の受光面と反対側の面（裏面）に形成された裏面電極２４と、を備える。なお、Ｎ型の半導体基板にＰ層を備える構成としてもよい。   The solar cell 50 includes a P-type semiconductor substrate 21 that is a first conductivity-type semiconductor substrate having an N layer 21a that is an impurity diffusion layer in which a second conductivity-type impurity element is diffused in the surface layer of the substrate, and light reception by the semiconductor substrate 21. The antireflection film 22 formed on the surface (surface) on the surface 25 side, the surface electrode 23 formed on the surface on the light receiving surface 25 side of the semiconductor substrate 21, and the surface (back surface) opposite to the light receiving surface of the semiconductor substrate 21 ) Formed on the back electrode 24. Note that an N-type semiconductor substrate may include a P layer.

また、表面電極２３としては、グリッド電極２３ａおよびバス電極２３ｂを含み、図１−１においてはグリッド電極２３ａの長手方向に垂直な断面における断面図を示している。そして、半導体基板２１には、基板表面にテクスチャー構造を形成した基板を使用して、太陽電池を構成している。   Moreover, as the surface electrode 23, the grid electrode 23a and the bus electrode 23b are included, In FIG. 1-1, sectional drawing in the cross section perpendicular | vertical to the longitudinal direction of the grid electrode 23a is shown. And the solar cell is comprised for the semiconductor substrate 21 using the board | substrate which formed the texture structure in the board | substrate surface.

次に、太陽電池５０を製造するための工程を説明する。なお、ここで説明する工程は、一般的な多結晶シリコン基板を用いた太陽電池の製造工程と同様であるため、特に図示しない。   Next, the process for manufacturing the solar cell 50 will be described. In addition, since the process demonstrated here is the same as the manufacturing process of the solar cell using a general polycrystalline silicon substrate, it does not show in particular in figure.

まず、半導体基板２１として例えば数百μｍ厚のｐ型多結晶シリコン基板を用意し、基板洗浄を行う。そして、ｐ型多結晶シリコン基板をフッ酸などの酸または加熱したアルカリ溶液中に浸漬して表面をエッチングすることにより、シリコン基板の切り出し時に発生してｐ型多結晶シリコン基板の表面近くに存在するダメージ領域を取り除く。その後、純水で洗浄する。   First, a p-type polycrystalline silicon substrate having a thickness of, for example, several hundred μm is prepared as the semiconductor substrate 21 and substrate cleaning is performed. Then, the p-type polycrystalline silicon substrate is immersed in an acid such as hydrofluoric acid or a heated alkaline solution to etch the surface, and is generated near the surface of the p-type polycrystalline silicon substrate when the silicon substrate is cut out. Remove damaged areas. Thereafter, it is washed with pure water.

ダメージ除去に続いて、例えば水酸化ナトリウムとイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）との混合溶液にｐ型多結晶シリコン基板を浸漬して該ｐ型多結晶シリコン基板の異方性エッチングを行ない、ｐ型多結晶シリコン基板の受光面側の表面に例えば１０μｍ程度の深さで微小凹凸を形成してテクスチャー構造を形成する。このようなテクスチャー構造をｐ型多結晶シリコン基板の受光面側に設けることで、太陽電池の表面側で光の多重反射を生じさせ、太陽電池に入射する光を効率的に半導体基板２１の内部に吸収させることができ、実効的に反射率を低減して変換効率を向上させることができる。   Following the removal of the damage, for example, the p-type polycrystalline silicon substrate is immersed in a mixed solution of sodium hydroxide and isopropyl alcohol (IPA), and anisotropic etching is performed on the p-type polycrystalline silicon substrate. A texture structure is formed by forming minute irregularities on the surface of the silicon substrate on the light receiving surface side, for example, with a depth of about 10 μm. By providing such a texture structure on the light-receiving surface side of the p-type polycrystalline silicon substrate, multiple reflection of light is caused on the surface side of the solar cell, and light incident on the solar cell is efficiently transmitted to the inside of the semiconductor substrate 21. Therefore, it is possible to effectively reduce the reflectivity and improve the conversion efficiency.

つぎに、テクスチャー構造を形成したｐ型多結晶シリコン基板を熱酸化炉へ投入し、オキシ塩化リン（ＰＯＣｌ_３）蒸気の存在下で加熱してｐ型多結晶シリコン基板の表面にリンガラスを形成することでｐ型多結晶シリコン基板中にリンを拡散させ、ｐ型多結晶シリコン基板の表層にＮ層２１ａを形成する。これにより、基板表層にＮ層２１ａを有する半導体基板２１が得られる。 Next, the p-type polycrystalline silicon substrate having a textured structure is put into a thermal oxidation furnace and heated in the presence of phosphorus oxychloride (POCl ₃ ) vapor to form phosphorus glass on the surface of the p-type polycrystalline silicon substrate. As a result, phosphorus is diffused into the p-type polycrystalline silicon substrate, and an N layer 21a is formed on the surface layer of the p-type polycrystalline silicon substrate. Thereby, the semiconductor substrate 21 having the N layer 21a on the substrate surface layer is obtained.

次に、フッ酸溶液中で半導体基板２１のリンガラス層を除去した後、反射防止膜２２としてプラズマＣＶＤ法によりＳｉＮ膜をＮ層２１ａ上に表面電極２３の形成領域を除いて形成する。反射防止膜の膜厚および屈折率は、光反射を最も抑制する値に設定する。なお、屈折率の異なる２層以上の膜を積層してもよい。また、反射防止膜２２は、スパッタリング法など、異なる成膜方法により形成しても良い。   Next, after removing the phosphor glass layer of the semiconductor substrate 21 in a hydrofluoric acid solution, a SiN film is formed as an antireflection film 22 on the N layer 21a except for the formation region of the surface electrode 23 by plasma CVD. The film thickness and refractive index of the antireflection film are set to values that most suppress light reflection. Note that two or more layers having different refractive indexes may be stacked. The antireflection film 22 may be formed by a different film forming method such as a sputtering method.

次に、半導体基板２１の受光面２５に、銀が混入されたペースト材料（電極材料）を櫛形にスクリーン印刷にて印刷し、半導体基板２１の裏面にアルミニウムの混入したペーストを全面にスクリーン印刷にて印刷した後、焼成処理を実施して表面電極２３と裏面電極２４とを形成する。以上のようにして、図１−１および図１−２に示す太陽電池５０が作製される。   Next, a paste material (electrode material) mixed with silver is printed on the light receiving surface 25 of the semiconductor substrate 21 in a comb shape by screen printing, and a paste mixed with aluminum is printed on the entire back surface of the semiconductor substrate 21 by screen printing. After printing, a baking process is performed to form the front electrode 23 and the back electrode 24. As described above, the solar cell 50 shown in FIGS. 1-1 and 1-2 is manufactured.

図２は、本発明の実施の形態１にかかるメタルマスクの平面図である。図３は、図２に示すＡ−Ａ線に沿った矢視断面図である。図４は、図２に示すＢ−Ｂ線に沿った矢視断面図である。図５は、図２に示すＣ−Ｃ線に沿った矢視断面図である。図２では、メタルマスク１０を表面（第１面）１１ａ側から見た図となっている。メタルマスク１０は、上述した太陽電池５０の製造工程において、受光面２５に表面電極２３を形成する際のスクリーン印刷に用いられるマスクである。   FIG. 2 is a plan view of the metal mask according to the first embodiment of the present invention. 3 is a cross-sectional view taken along line AA shown in FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line BB shown in FIG. FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line CC shown in FIG. In FIG. 2, the metal mask 10 is viewed from the front surface (first surface) 11a side. The metal mask 10 is a mask used for screen printing when the surface electrode 23 is formed on the light receiving surface 25 in the manufacturing process of the solar cell 50 described above.

図６は、図２に示すメタルマスク１０を用いたスクリーン印刷を説明するための概略図である。表面電極２３の形成において、メタルマスク１０は、両端が版枠４に保持された状態で、被印刷物である半導体基板２１の受光面２５に板状部１１の表面１１ａが対向するように配置される。そして、板状部１１の裏面１１ｂ側からスキージゴム１でペースト材料が押し込まれることで、メタルマスク１０（板状部１１）を貫通するように形成された貫通部を透過してペースト材料が所定の位置に印刷される。   FIG. 6 is a schematic view for explaining screen printing using the metal mask 10 shown in FIG. In the formation of the surface electrode 23, the metal mask 10 is disposed so that the surface 11 a of the plate-like portion 11 faces the light receiving surface 25 of the semiconductor substrate 21, which is a printed material, with both ends being held by the plate frame 4. The The paste material is pushed by the squeegee rubber 1 from the back surface 11b side of the plate-like portion 11 so that the paste material passes through the through-hole formed so as to penetrate the metal mask 10 (plate-like portion 11). Printed in position.

本実施の形態では、メタルマスク１０と被印刷物との間に所定の間隔（例えば、１．５ｍｍ〜２ｍｍの間隔）が設けられた状態でスクリーン印刷が行われるオフコンタクト印刷を例示している。スクリーン印刷時には、スキージゴム１がメタルマスク１０の裏面１１ｂ側に押し付けられるので、板状部１１の裏面１１ｂ側から押圧力が加えられて、板状部１１は表面１１ａ側が凸となるように変形する。また、それに伴ってメタルマスク１０には、矢印Ｘに示す方向に引張力が加わる。オフコンタクト印刷を行うことで、引張力が加わる方向（以下、第１の方向ともいう）に沿った両端部で、メタルマスク１０が変形しやすくなる。   In the present embodiment, an example of off-contact printing in which screen printing is performed in a state where a predetermined interval (for example, an interval of 1.5 mm to 2 mm) is provided between the metal mask 10 and the substrate. During screen printing, the squeegee rubber 1 is pressed against the back surface 11b side of the metal mask 10, so that a pressing force is applied from the back surface 11b side of the plate-like portion 11, and the plate-like portion 11 is deformed so that the front surface 11a side is convex. . Accordingly, a tensile force is applied to the metal mask 10 in the direction indicated by the arrow X. By performing off-contact printing, the metal mask 10 is easily deformed at both ends along a direction in which a tensile force is applied (hereinafter also referred to as a first direction).

メタルマスク１０は板状の形状を呈する板状部１１を備えている。板状部１１には、グリッド電極２３ａを形成するための溝３０および第１開口３１と、バス電極２３ｂを形成するため第２開口３２と、スクリーン印刷時に加わる引張力によるメタルマスク１０の破損を抑制するためのダミー開口（第３開口）３３が形成されている。   The metal mask 10 includes a plate-like portion 11 having a plate-like shape. In the plate-like portion 11, the groove 30 and the first opening 31 for forming the grid electrode 23a, the second opening 32 for forming the bus electrode 23b, and the damage of the metal mask 10 due to the tensile force applied at the time of screen printing. A dummy opening (third opening) 33 for suppression is formed.

溝３０は、第１の方向（矢印Ｘに示す方向，図２も参照）に沿って延びるように表面１１ａに形成される。また、溝３０は、板状部１１の端部のうち版枠４に保持される端部、すなわち第１の方向に沿った端部に至らない長さで形成されている。また、溝３０は、バス電極２３ｂの平面形状と略同じ平面形状で形成される。第１開口３１は、溝３０の底面に複数形成される。第１開口３１は、図３、４に示すように、溝３０の底面から板状部１１の裏面１１ｂに貫通するように形成される。したがって、スクリーン印刷時には、板状部１１の裏面１１ｂから押し込まれたペースト材料が、第１開口３１を通って溝３０に侵入し、溝３０を通って表面１１ａ側に押出される。そして、溝３０の平面形状に倣ったバス電極２３ｂが半導体基板２１の受光面２５に印刷される。   The groove 30 is formed on the surface 11a so as to extend along the first direction (the direction indicated by the arrow X, see also FIG. 2). Moreover, the groove | channel 30 is formed in the length which does not reach the edge part hold | maintained at the plate frame 4 among the edge parts of the plate-shaped part 11, ie, the edge part along a 1st direction. Further, the groove 30 is formed in a plane shape substantially the same as the plane shape of the bus electrode 23b. A plurality of first openings 31 are formed on the bottom surface of the groove 30. As shown in FIGS. 3 and 4, the first opening 31 is formed so as to penetrate from the bottom surface of the groove 30 to the back surface 11 b of the plate-like portion 11. Therefore, at the time of screen printing, the paste material pushed from the back surface 11 b of the plate-like portion 11 enters the groove 30 through the first opening 31, and is extruded through the groove 30 to the front surface 11 a side. A bus electrode 23 b that follows the planar shape of the groove 30 is printed on the light receiving surface 25 of the semiconductor substrate 21.

第２開口３２は、図２に示すように、第１の方向と垂直な第２の方向（矢印Ｙに示す方向，図２も参照）に沿って延びるように形成される。第２開口３２は、グリッド電極２３ａの平面形状と略同じ形面形状で形成される。第２開口３２は、図４に示すように、溝３０とつながるように形成され、板状部１１の表面１１ａから裏面１１ｂに貫通するオープン開口になっている。したがって、スクリーン印刷時には、板状部１１の裏面１１ｂから押し込まれたペースト材料が、第２開口３２を通って表面１１ａ側に押出される。そして、第２開口の平面形状に倣ったグリッド電極２３ａが半導体基板２１の受光面２５に印刷される。   As shown in FIG. 2, the second opening 32 is formed so as to extend along a second direction perpendicular to the first direction (the direction indicated by the arrow Y, see also FIG. 2). The second opening 32 is formed in a shape substantially the same as the planar shape of the grid electrode 23a. As shown in FIG. 4, the second opening 32 is formed so as to be connected to the groove 30, and is an open opening penetrating from the front surface 11 a to the back surface 11 b of the plate-like portion 11. Therefore, at the time of screen printing, the paste material pushed from the back surface 11 b of the plate-like portion 11 is extruded to the front surface 11 a side through the second opening 32. Then, a grid electrode 23 a following the planar shape of the second opening is printed on the light receiving surface 25 of the semiconductor substrate 21.

なお、第２開口３２のうち、第１の方向に沿った最も端部寄りに形成された第２開口３２（図２に示す最端開口３２ａ）よりもさらに端部寄りにも溝３０と第１開口３１（図２に示す最端開口３１ａ）が形成されている。   Of the second openings 32, the grooves 30 and the second openings 32 are located closer to the ends than the second openings 32 (the end openings 32 a shown in FIG. 2) formed closest to the ends along the first direction. One opening 31 (the endmost opening 31a shown in FIG. 2) is formed.

板状部１１のうち、溝３０、第１開口３１、第２開口３２が形成される領域、すなわち、グリッド電極２３ａとバス電極２３ｂを印刷するための領域（印刷領域Ｐ）よりも、第１の方向に沿った板状部１１の端部側となる領域（ダミー領域Ｑ）には、ダミー開口（第３開口）３３が形成される。ダミー開口３３は、板状部１１の表面１１ａから裏面１１ｂに貫通する複数の貫通孔３３ａ〜３３ｃで構成されている。   Of the plate-like portion 11, the region where the groove 30, the first opening 31 and the second opening 32 are formed, that is, the region for printing the grid electrode 23 a and the bus electrode 23 b (print region P) is the first. A dummy opening (third opening) 33 is formed in a region (dummy region Q) on the end side of the plate-like portion 11 along the direction of. The dummy opening 33 includes a plurality of through holes 33 a to 33 c that penetrate from the front surface 11 a to the back surface 11 b of the plate-like portion 11.

貫通孔３３ａ〜３３ｃは、第２の方向に沿って並べられており、ダミー開口３３は全体として第２の方向に沿って延びるように形成されている。例えば図２では、貫通孔３３ａ〜３３ｃの幅が６０μｍであり、貫通孔３３ａ〜３３ｃは第２の方向に４０μｍ幅で並べることが想定されている。また、貫通孔３３ａ〜３３ｃ同士に挟まれた領域（架橋パターン３４）は、板状部１１の他の領域の厚さよりも薄くされており、例えば図２では、メタルマスク１０の厚さが７０μｍである場合、架橋パターン３４の厚さを４０μｍとすることが想定されている。また、架橋パターン３４同士は、２００μｍピッチで設けられることが想定されている。また、ダミー開口３３は、溝３０の延長線と重ならない領域、すなわち図２で二点鎖線に挟まれた領域から外れた領域に形成される。   The through holes 33a to 33c are arranged along the second direction, and the dummy opening 33 is formed so as to extend along the second direction as a whole. For example, in FIG. 2, it is assumed that the through holes 33 a to 33 c have a width of 60 μm, and the through holes 33 a to 33 c are arranged with a width of 40 μm in the second direction. Moreover, the area | region (bridge | crosslinking pattern 34) pinched | interposed between through-holes 33a-33c is made thinner than the thickness of the other area | region of the plate-shaped part 11, for example, the thickness of the metal mask 10 is 70 micrometers in FIG. In this case, it is assumed that the thickness of the cross-linking pattern 34 is 40 μm. Moreover, it is assumed that the bridging patterns 34 are provided at a pitch of 200 μm. The dummy opening 33 is formed in a region that does not overlap with the extension line of the groove 30, that is, a region that is out of the region sandwiched between two-dot chain lines in FIG.

図７は、図２に示すメタルマスク１０をスクリーン印刷に用いた場合の印刷結果を示す図である。メタルマスク１０用いてスクリーン印刷を行うと、図７に示すような印刷結果となる。印刷されたペースト材料のうち、ダミー開口３３を通過して印刷されたペースト材料５１は、グリッド電極２３ａやバス電極２３ｂとして利用できないため、不要な印刷結果となる。そこで、図６に示すように、半導体基板２１の受光面２５とメタルマスク１０のダミー領域Ｑとの間にフィルム（ダミーフィルム５２）を挿入してから、スクリーン印刷を行う。ダミー開口３３を通過したペースト材料はダミーフィルム５２上に印刷されるため、スクリーン印刷の終了後にダミーフィルム５２を除去すれば、半導体基板２１の受光面２５から不要なペースト材料を簡単に除去できる。   FIG. 7 is a diagram showing a printing result when the metal mask 10 shown in FIG. 2 is used for screen printing. When screen printing is performed using the metal mask 10, a printing result as shown in FIG. 7 is obtained. Of the printed paste material, the paste material 51 printed through the dummy opening 33 cannot be used as the grid electrode 23a or the bus electrode 23b, and therefore an unnecessary printing result is obtained. Therefore, as shown in FIG. 6, screen printing is performed after a film (dummy film 52) is inserted between the light receiving surface 25 of the semiconductor substrate 21 and the dummy region Q of the metal mask 10. Since the paste material that has passed through the dummy opening 33 is printed on the dummy film 52, unnecessary paste material can be easily removed from the light receiving surface 25 of the semiconductor substrate 21 by removing the dummy film 52 after completion of screen printing.

図８は、図１に示すメタルマスク１０を用いて表面電極２３をスクリーン印刷する方法を示すフローチャートである。まず、メタルマスク１０を、その表面１１ａが半導体基板２１の受光面２５に、所定の間隔を設けて対向するように配置する（ステップＳ１）（図６も参照）。次に、ダミー領域Ｑと受光面２５との間にダミーフィルム５２を配置する（ステップＳ２）。なお、ダミーフィルム５２は、少なくともダミー開口３３と受光面２５との間に配置されていればよい。   FIG. 8 is a flowchart showing a method for screen printing the surface electrode 23 using the metal mask 10 shown in FIG. First, the metal mask 10 is arranged so that the surface 11a faces the light receiving surface 25 of the semiconductor substrate 21 with a predetermined interval (step S1) (see also FIG. 6). Next, the dummy film 52 is disposed between the dummy area Q and the light receiving surface 25 (step S2). The dummy film 52 only needs to be disposed at least between the dummy opening 33 and the light receiving surface 25.

次に、メタルマスク１０の裏面１１ｂ側にスキージゴム１を用いてペースト状の電極材料を押し付ける（ステップＳ３）。これにより、溝３０、第１開口３１、第２開口３２およびダミー開口３３を通して受光面２５にペースト状の電極材料が供給される。そして、ダミーフィルム５２を除去することで（ステップＳ４）、受光面２５に表面電極２３が形成される。このスクリーン印刷の工程は、太陽電池５０の製造工程に組み入れられる。   Next, a paste-like electrode material is pressed against the back surface 11b side of the metal mask 10 using the squeegee rubber 1 (step S3). As a result, the paste-like electrode material is supplied to the light receiving surface 25 through the groove 30, the first opening 31, the second opening 32, and the dummy opening 33. And the surface electrode 23 is formed in the light-receiving surface 25 by removing the dummy film 52 (step S4). This screen printing process is incorporated into the manufacturing process of the solar cell 50.

次に、比較例としてのメタルマスク１００について説明する。図９は、比較例として示すメタルマスク１００の平面図である。図９に示すように、メタルマスク１００にはダミー開口３３（図２も参照）が形成されていない。また、第２開口３２のうち、第１の方向に沿った最も端部寄りに形成された第２開口３２（図２に示す最端開口３２ａ）よりもさらに端部寄りには、第１開口３１が形成されていない。   Next, a metal mask 100 as a comparative example will be described. FIG. 9 is a plan view of a metal mask 100 shown as a comparative example. As shown in FIG. 9, the dummy opening 33 (see also FIG. 2) is not formed in the metal mask 100. Further, in the second opening 32, the first opening is further closer to the end than the second opening 32 (the endmost opening 32a shown in FIG. 2) formed closest to the end along the first direction. 31 is not formed.

上述したように、オフコンタクト印刷を行うことで、メタルマスクにはその端部が変形する。特にその変形は、第１の方向に沿った最外端に形成された第２開口３２と溝３０との接続部分に集中しやすい。そのため、印刷工程を繰り返すと、メタルマスク１００のうち変形の影響を最も受けやすい最外端の開口位置でメタルマスク１００が破損しやすくなる。   As described above, the end portion of the metal mask is deformed by performing the off-contact printing. In particular, the deformation tends to concentrate on the connection portion between the second opening 32 formed at the outermost end along the first direction and the groove 30. Therefore, when the printing process is repeated, the metal mask 100 is easily damaged at the opening position of the outermost end that is most susceptible to deformation in the metal mask 100.

図１０は、図９に示すメタルマスク１００の破損例を示す平面図である。図１０に示すように、最外端に形成された第２開口３２が溝３０につながる部分で破断が生じやすい。例えば、第１開口３１の径が１００μｍ、第１開口３１同士の距離が４０μｍである。   FIG. 10 is a plan view showing an example of breakage of the metal mask 100 shown in FIG. As shown in FIG. 10, the second opening 32 formed at the outermost end is easily broken at the portion connected to the groove 30. For example, the diameter of the first openings 31 is 100 μm, and the distance between the first openings 31 is 40 μm.

メタルマスク１００の最外端の第２開口３２が溝３０につながる部分で破断が生じることで、最外端の第２開口３２の幅が広がってしまう。また、最外端の第２開口３２の幅が広がることで、それに隣接する第２開口３２の幅が狭められてしまう。   When the second opening 32 at the outermost end of the metal mask 100 is broken at the portion connected to the groove 30, the width of the second opening 32 at the outermost end is widened. Further, since the width of the second opening 32 at the outermost end is widened, the width of the second opening 32 adjacent to the second opening 32 is narrowed.

このように破断が生じたメタルマスク１００を用いてオフコンタクト印刷を行うと、幅が狭められた第２開口３２で十分なペースト材料が通過できず、グリッド電極２３ａ（図２も参照）に断線が生じてしまう場合がある。   When off-contact printing is performed using the metal mask 100 that has been broken in this way, sufficient paste material cannot pass through the second opening 32 having a reduced width, and the grid electrode 23a (see also FIG. 2) is broken. May occur.

一方、本実施の形態にかかるメタルマスク１０は、溝３０、第１開口３２および第２開口３２が形成された印刷領域Ｐよりも端部側となるダミー領域Ｑにダミー開口３３が形成されている。ダミー開口３３が形成されることで、ダミー領域Ｑにも板状部１１の変形が分散される。そのため比較例で示したメタルマスク１００の破断部分でのスクリーン印刷時の変形が緩和され、オフコンタクト印刷でのメタルマスク１０の破損が発生しにくくなる。   On the other hand, in the metal mask 10 according to the present embodiment, the dummy opening 33 is formed in the dummy region Q that is on the end side of the printing region P in which the groove 30, the first opening 32, and the second opening 32 are formed. Yes. By forming the dummy opening 33, the deformation of the plate-like portion 11 is dispersed also in the dummy region Q. Therefore, the deformation at the time of screen printing at the broken portion of the metal mask 100 shown in the comparative example is alleviated, and the metal mask 10 is hardly damaged during off-contact printing.

また、比較例で示すメタルマスク１００では、第２開口３２のうち、第１の方向に沿った最も端部寄りに形成された第２開口３２（図２に示す最端開口３２ａ）よりもさらに端部寄りには、第１開口３１が形成されていない。そのため、最端開口３２ａ以外の第２開口３２に比べて、溝３０との接続部位で周囲に形成された第１開口３１の数が少なくなってしまう。   Further, in the metal mask 100 shown in the comparative example, the second opening 32 is further closer than the second opening 32 (the endmost opening 32a shown in FIG. 2) formed closest to the end along the first direction. Near the end, the first opening 31 is not formed. Therefore, the number of the first openings 31 formed around the connection portion with the groove 30 is reduced as compared with the second openings 32 other than the endmost opening 32a.

周囲に形成された第１開口３１の数が少なくなることで、最端開口３２ａのうち溝３０との接続部位では、十分にペースト材料が供給されず、グリッド電極２３ａとバス電極２３ｂとの接続状態が不安定になり、断線してしまう場合があった。   By reducing the number of first openings 31 formed in the periphery, the paste material is not sufficiently supplied at the connection portion with the groove 30 in the endmost opening 32a, and the connection between the grid electrode 23a and the bus electrode 23b is performed. In some cases, the condition became unstable and the wire was broken.

一方、本実施の形態では、図２に示すように、最端開口３２ａよりもさらに端部寄りにも溝３０と最端開口３１ａが形成されている。そのため、他の第２開口３２の周囲と略同数の第１開口３１が、最端開口３２ａの周囲に形成される。   On the other hand, in the present embodiment, as shown in FIG. 2, the groove 30 and the endmost opening 31a are formed closer to the end than the endmost opening 32a. Therefore, substantially the same number of first openings 31 as the other second openings 32 are formed around the outermost opening 32a.

そして、最端開口３２ａのうち溝３０との接続部位に対して、最端開口３１ａからもペースト材料が供給されるため、ペースト材料の供給が不足しにくく、グリッド電極２３ａとバス電極２３ｂとの接続状態が安定しやすい。これにより、グリッド電極２３ａとバス電極２３ｂとが断線するのを抑制することができる。   And since paste material is supplied also from the end opening 31a with respect to the connection part with the groove | channel 30 among the end openings 32a, supply of paste material is hard to be insufficient, and the grid electrode 23a and the bus electrode 23b The connection state is easy to stabilize. Thereby, disconnection of the grid electrode 23a and the bus electrode 23b can be suppressed.

また、メタルマスク１０の第２開口３２にはスクリーンマスクに見られるような障害物（紗）の存在がないため、膜厚の揃った（うねりの少ない）グリッド電極２３ａを印刷することができる。参考のために形成したパターンの形状を示すと、グリッド電極２３ａ形成用の開口幅が６０μｍでマスクの厚さが７０μｍのスクリーンマスクを用いた場合、印刷されたグリッド電極２３ａの厚さは２０μｍから１２０μｍとなった。一方、第２開口３２の開口幅が６０μｍ、マスクの厚さが７０μｍのメタルマスク１０を用いた場合、印刷されたグリッド電極２３ａの厚さは２８μｍから３８μｍとなり、膜厚変動がスクリーンマスクを用いた場合に比べて１／１０となる膜厚うねりの少ないグリッド電極２３ａを印刷形成できた。なお、グリッド電極２３ａの幅は、何れも平均幅が８０μｍ程度に仕上がった。   In addition, since the second opening 32 of the metal mask 10 is free of obstacles (eg, wrinkles) as seen in a screen mask, it is possible to print the grid electrode 23a having a uniform film thickness (small undulation). The shape of the pattern formed for reference is shown. When a screen mask having an opening width for forming the grid electrode 23a of 60 μm and a mask thickness of 70 μm is used, the printed grid electrode 23a has a thickness of 20 μm. It became 120 μm. On the other hand, when the metal mask 10 having the opening width of the second opening 32 of 60 μm and the mask thickness of 70 μm is used, the thickness of the printed grid electrode 23a is changed from 28 μm to 38 μm, and the film thickness variation is based on the screen mask. It was possible to print and form the grid electrode 23a with less film thickness waviness, which is 1/10 that of the conventional case. The width of the grid electrode 23a was finished to an average width of about 80 μm.

また、グリッド電極２３ａの細線化を図るために第２開口３２の開口幅を小さくする場合がある。ここで、スクリーンマスクにおいてグリッド電極２３ａ用の開口幅を５０μｍより小さくすると、紗の存在によって被印刷体（半導体基板２１）へのペースト材料の転写性が低下し、グリッド電極２３ａに断線が発生しやすくなる。一方、メタルマスク１０では、第２開口３２の幅を４０μｍとした場合であっても、紗の存在がないため、ペースト材料の転写性が低下しにくく、グリッド電極２３ａに断線が発生しにくい。   In addition, the opening width of the second opening 32 may be reduced in order to make the grid electrode 23a thinner. Here, when the opening width for the grid electrode 23a is smaller than 50 μm in the screen mask, the transferability of the paste material to the printed material (semiconductor substrate 21) is lowered due to the presence of wrinkles, and the grid electrode 23a is disconnected. It becomes easy. On the other hand, in the metal mask 10, even if the width of the second opening 32 is 40 μm, since there is no wrinkle, the transferability of the paste material is unlikely to deteriorate, and disconnection is unlikely to occur in the grid electrode 23 a.

図１１は、電極の膜厚と線幅との関係を示す図であって、スクリーンマスクを用いて形成した場合とメタルマスク１０を用いて形成した場合とを比較する図である。図１１では、一般に使われるスクリーンマスクで形成されたグリッド電極２３ａの線幅と膜厚のデータ、およびメタルマスク１０を用いて形成したグリッド電極２３ａの線幅と膜厚のデータがプロットされている。また、図１１の示す直線３５は、膜厚を線幅で除した値であるアスペクト比が０．５の場合を示している。この直線３５より上方にあるデータはアスペクト比が０．５より大きいことを示している。ここでマスクの厚さは何れも７０μｍとし、ペースト状材料（Ａｇペースト）は同一のものを用いて試験を行っている。   FIG. 11 is a diagram showing the relationship between the film thickness of the electrode and the line width, and is a diagram comparing the case of using the screen mask and the case of using the metal mask 10. In FIG. 11, the line width and film thickness data of the grid electrode 23a formed with a commonly used screen mask and the line width and film thickness data of the grid electrode 23a formed with the metal mask 10 are plotted. . A straight line 35 shown in FIG. 11 indicates a case where the aspect ratio, which is a value obtained by dividing the film thickness by the line width, is 0.5. Data above the line 35 indicates that the aspect ratio is greater than 0.5. Here, the thickness of each mask is set to 70 μm, and the test is performed using the same paste-like material (Ag paste).

ここで、１回の印刷で形成される電極のアスペクト比が０．５より大きくなる電極を本実施の形態では高アスペクト配線と定義する。図１１に示すように、一般的なスクリーンマスクを用いて形成された電極はアスペクト比が０．４より小さいのに対して、メタルマスク１０を用いて形成された電極はアスペクト比が０．５より大きく、高アスペクト配線として形成できている。   Here, an electrode in which an aspect ratio of an electrode formed by one printing is larger than 0.5 is defined as a high aspect wiring in this embodiment. As shown in FIG. 11, an electrode formed using a general screen mask has an aspect ratio smaller than 0.4, whereas an electrode formed using the metal mask 10 has an aspect ratio of 0.5. Larger and higher aspect wiring can be formed.

また、本実施の形態にかかるメタルマスク１０は、オフコンタクト印刷方式で印刷できるため、印刷時に版離れ動作が伴うことで、コンタクト印刷方式で課題となる版離れ機構にかかる処理時間の制約が無く印刷処理の高速化を図ることができる。今回用いた印刷機では、従来メタルマスク適用時のコンタクト印刷時に必要な版離れ動作に係わる処理時間が、オフコンタクト方式の印刷の結果、印刷時に作用することでゼロに短縮できた。   Further, since the metal mask 10 according to the present embodiment can be printed by the off-contact printing method, there is no restriction on the processing time required for the plate separation mechanism, which is a problem in the contact printing method, due to the plate separation operation at the time of printing. The printing process can be speeded up. In the printing press used this time, the processing time related to the plate separation operation required for contact printing when using a conventional metal mask can be reduced to zero by acting as a result of off-contact printing.

上述したように溝３０、第１開口３１、第２開口３２、ダミー開口３３が形成されたメタルマスク１０は、特にテクスチャーと呼ばれる凹凸構造を有する基板上に電極パターンを形成する太陽電池５０のグリッド電極２３ａの形成に好適である。メタルマスク１０を用いることにより、グリッド電極２３ａの幅の拡がりを少なくして細幅で厚膜に形成できるので、太陽光からの入射光を遮る表面電極２３の面積をなるべく小さくすることができる。これにより、太陽電池５０における発電効率の低下を抑えることができる。なお、本実施の形態では、メタルマスクを用いたパターン形成の適用例として、太陽電池５０への表面電極２３の形成を例に挙げて説明したがこれに限定されない。すなわち、表面に凹凸を有する基板上にパターンを形成する場合に広く適用することができる。   As described above, the metal mask 10 in which the groove 30, the first opening 31, the second opening 32, and the dummy opening 33 are formed is a grid of the solar cell 50 that forms an electrode pattern on a substrate having an uneven structure called a texture. It is suitable for forming the electrode 23a. By using the metal mask 10, the grid electrode 23a can be formed into a thin and thick film with a reduced width, so that the area of the surface electrode 23 that blocks incident light from sunlight can be made as small as possible. Thereby, the fall of the power generation efficiency in the solar cell 50 can be suppressed. In the present embodiment, as an application example of pattern formation using a metal mask, the formation of the surface electrode 23 on the solar cell 50 has been described as an example, but the present invention is not limited to this. That is, it can be widely applied when a pattern is formed on a substrate having an uneven surface.

実施の形態２．
図１２は、本発明の実施の形態２にかかるメタルマスクの平面図である。なお、上記実施の形態と同様の構成については同様の符号を付して、詳細な説明を省略する。本実施の形態２にかかるメタルマスク６０では、溝３０の延長線を挟んで形成されたダミー開口６３同士が、互いに第１の方向にずれて形成されている。ダミー開口６３が複数の貫通孔６３ａ〜６３ｃを並べて形成され、貫通孔６３ａ〜６３ｃの間には架橋パターン６４が設けられている点については、上記実施の形態１と同様であり、貫通孔６３ａ〜６３ｃ同士の間隔等についても同様であり、図１２に示すＤ−Ｄ線に沿った矢視断面図は図５と同様になる。 Embodiment 2. FIG.
FIG. 12 is a plan view of a metal mask according to the second embodiment of the present invention. In addition, about the structure similar to the said embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and detailed description is abbreviate | omitted. In the metal mask 60 according to the second embodiment, the dummy openings 63 formed across the extension line of the groove 30 are formed so as to be shifted from each other in the first direction. The dummy opening 63 is formed by arranging a plurality of through holes 63a to 63c, and the bridging pattern 64 is provided between the through holes 63a to 63c, as in the first embodiment, and the through hole 63a. The same applies to the distance between the lines 63c and the like, and the cross-sectional view along the line DD shown in FIG. 12 is the same as FIG.

ダミーグリッド電極パターンの配置は特に問わないが、本実施例では、バス電極に相当する部分には、グリッド電極に相当するパターンはバス電極に相当する部分を隔てて交わらないように配置した。最外端のグリッド電極とバス電極の接続部が、オフコンタクト印刷時に最も強度的には弱い箇所になる。最外端のグリッド電極のみバス電極との接続箇所を無くすことで強度的に弱い箇所を無くした。   Although the arrangement of the dummy grid electrode pattern is not particularly limited, in the present embodiment, the pattern corresponding to the bus electrode is arranged so that the pattern corresponding to the grid electrode does not intersect with the part corresponding to the bus electrode. The connection part between the grid electrode and the bus electrode at the outermost end is the weakest part at the time of off-contact printing. Only the outermost grid electrode has lost the connection with the bus electrode, thereby eliminating the weak points.

このようにダミー開口６３を形成した場合にも、上記実施の形態１と同様に、比較例で示したメタルマスク１００（図９、図１０も参照）の破断部分でのスクリーン印刷時の変形が緩和され、メタルマスク６０の破損が発生しにくくなる。   Even when the dummy opening 63 is formed in this way, as in the first embodiment, the deformation at the time of screen printing at the broken portion of the metal mask 100 (see also FIGS. 9 and 10) shown in the comparative example is also achieved. The metal mask 60 is less likely to be damaged.

また、メタルマスク６０の第２開口３２にはスクリーンマスクに見られるような障害物（紗）の存在がないため、膜厚の揃った（うねりの少ない）グリッド電極２３ａを印刷することができる。   In addition, since the second opening 32 of the metal mask 60 is free of obstacles (eg, wrinkles) as seen in a screen mask, it is possible to print the grid electrode 23a having a uniform film thickness (small undulation).

また、本実施の形態２にかかるメタルマスク６０は、オフコンタクト印刷方式で印刷できるため、印刷時に版離れ動作が伴うことで、コンタクト印刷方式で課題となる版離れ機構にかかる処理時間の制約が無く印刷処理の高速化を図ることができる。   In addition, since the metal mask 60 according to the second embodiment can be printed by the off-contact printing method, a plate separation operation is accompanied at the time of printing, so that there is a restriction on processing time for the plate separation mechanism which is a problem in the contact printing method. The printing process can be speeded up.

実施の形態３．
図１３は、本発明の実施の形態３にかかるメタルマスクの平面図である。図１４は、図１３に示すＥ−Ｅ線に沿った矢視断面図である。なお、上記実施の形態と同様の構成については同様の符号を付して、詳細な説明を省略する。本実施の形態３にかかるメタルマスク７０では、図１４に示すようにダミー開口７３が、底面を有する溝として形成されている。そのため、スクリーン印刷時にダミー開口７３をペースト材料が通過せず、表面電極２３の形成時にダミーフィルム５２を用いずに済む。そのため、工数を削減して印刷処理のより一層の高速化を図ることができる。 Embodiment 3 FIG.
FIG. 13 is a plan view of a metal mask according to the third embodiment of the present invention. 14 is a cross-sectional view taken along line EE shown in FIG. In addition, about the structure similar to the said embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and detailed description is abbreviate | omitted. In the metal mask 70 according to the third embodiment, a dummy opening 73 is formed as a groove having a bottom surface as shown in FIG. For this reason, the paste material does not pass through the dummy openings 73 during screen printing, and the dummy film 52 does not have to be used when forming the surface electrode 23. Therefore, it is possible to reduce the man-hours and further increase the speed of the printing process.

また、このようにダミー開口７３を形成した場合にも、上記実施の形態１と同様に、比較例で示したメタルマスク１００（図９、図１０も参照）の破断部分でのスクリーン印刷時の変形が緩和され、メタルマスク７０の破損が発生しにくくなる。   Further, even when the dummy opening 73 is formed in this way, as in the first embodiment, when the screen printing is performed at the broken portion of the metal mask 100 (see also FIGS. 9 and 10) shown in the comparative example. The deformation is alleviated and the metal mask 70 is less likely to be damaged.

また、メタルマスク７０の第２開口３２にはスクリーンマスクに見られるような障害物（紗）の存在がないため、膜厚の揃った（うねりの少ない）グリッド電極２３ａを印刷することができる。   In addition, since the second opening 32 of the metal mask 70 does not have an obstruction (soot) as seen in the screen mask, it is possible to print the grid electrode 23a having a uniform film thickness (small undulation).

また、本実施の形態３にかかるメタルマスク７０は、オフコンタクト印刷方式で印刷できるため、印刷時に版離れ動作が伴うことで、コンタクト印刷方式で課題となる版離れ機構にかかる処理時間の制約が無く印刷処理の高速化を図ることができる。   In addition, since the metal mask 70 according to the third embodiment can be printed by the off-contact printing method, the plate separation operation is accompanied at the time of printing, so that the processing time of the plate separation mechanism, which is a problem in the contact printing method, is restricted. The printing process can be speeded up.

実施の形態４．
図１５は、本発明の実施の形態４にかかるメタルマスクの平面図である。なお、上記実施の形態と同様の構成については同様の符号を付して、詳細な説明を省略する。本実施の形態４にかかるメタルマスク８０では、上記実施の形態３と同様にダミー開口８３が溝として形成され、上記実施の形態２と同様に溝３０の延長線を挟んで形成されたダミー開口８３同士が、互いに第１の方向にずれて形成されている。 Embodiment 4 FIG.
FIG. 15 is a plan view of a metal mask according to the fourth embodiment of the present invention. In addition, about the structure similar to the said embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and detailed description is abbreviate | omitted. In the metal mask 80 according to the fourth embodiment, a dummy opening 83 is formed as a groove as in the third embodiment, and a dummy opening formed with an extension line of the groove 30 interposed therebetween as in the second embodiment. 83 are formed so as to be shifted from each other in the first direction.

ダミー開口８３が溝として形成されているため、スクリーン印刷時にダミー開口８３をペースト材料が通過せず、表面電極２３の形成時にダミーフィルム５２を用いずに済む。そのため、工数を削減して印刷処理のより一層の高速化を図ることができる。   Since the dummy openings 83 are formed as grooves, the paste material does not pass through the dummy openings 83 during screen printing, and the dummy film 52 does not have to be used when forming the surface electrode 23. Therefore, it is possible to reduce the man-hours and further increase the speed of the printing process.

また、このようにダミー開口８３を形成した場合にも、上記実施の形態１と同様に、比較例で示したメタルマスク１００（図９、図１０も参照）の破断部分でのスクリーン印刷時の変形が緩和され、メタルマスク８０の破損が発生しにくくなる。   Further, even when the dummy opening 83 is formed in this way, as in the first embodiment, when the screen printing is performed at the broken portion of the metal mask 100 shown in the comparative example (see also FIGS. 9 and 10). The deformation is alleviated and the metal mask 80 is less likely to be damaged.

また、メタルマスク８０の第２開口３２にはスクリーンマスクに見られるような障害物（紗）の存在がないため、膜厚の揃った（うねりの少ない）グリッド電極２３ａを印刷することができる。   In addition, since the second opening 32 of the metal mask 80 is free of obstacles (eg, wrinkles) as seen in the screen mask, it is possible to print the grid electrode 23a having a uniform film thickness (small undulation).

また、本実施の形態３にかかるメタルマスク８０は、オフコンタクト印刷方式で印刷できるため、印刷時に版離れ動作が伴うことで、コンタクト印刷方式で課題となる版離れ機構にかかる処理時間の制約が無く印刷処理の高速化を図ることができる。   In addition, since the metal mask 80 according to the third embodiment can be printed by the off-contact printing method, a plate separation operation is accompanied at the time of printing, so that there is a restriction on processing time for the plate separation mechanism which is a problem in the contact printing method. The printing process can be speeded up.

以上のように、本発明にかかるメタルマスクは、太陽電池に対して配線を印刷するのに有用であり、特に、オフコンタクト印刷方式によって配線を印刷するのに適している。   As described above, the metal mask according to the present invention is useful for printing wiring on a solar cell, and is particularly suitable for printing wiring by an off-contact printing method.

１ スキージゴム
４ 版枠
１０，６０，７０，８０ メタルマスク
１１ 板状部
１１ａ 表面（第１面）
１１ｂ 裏面（第２面）
２１ 半導体基板
２１ａ Ｎ層
２２ 反射防止膜
２３ 表面電極
２３ａ グリッド電極
２３ｂ バス電極
２４ 裏面電極
２５ 受光面
３０ 溝
３１ 第１開口
３１ａ 最端開口
３２ 第２開口
３２ａ 最端開口
３３ ダミー開口（第３開口）
３３ａ〜３３ｃ 貫通孔
３４ 架橋パターン
５０ 太陽電池
５１ ペースト材料
５２ ダミーフィルム
６３ ダミー開口（第３開口）
６３ａ〜６３ｃ 貫通孔
７３，８３ ダミー開口（第３開口）
１００ メタルマスク
Ｐ 印刷領域
Ｑ ダミー領域 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Squeegee rubber 4 Plate frame 10, 60, 70, 80 Metal mask 11 Plate-shaped part 11a Surface (1st surface)
11b Back side (second side)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 21 Semiconductor substrate 21a N layer 22 Antireflection film 23 Front surface electrode 23a Grid electrode 23b Bus electrode 24 Back surface electrode 25 Light-receiving surface 30 Groove 31 1st opening 31a Endmost opening 32 2nd opening 32a Endmost opening 33 Dummy opening (3rd opening) )
33a-33c Through-hole 34 Crosslinking pattern 50 Solar cell 51 Paste material 52 Dummy film 63 Dummy opening (third opening)
63a-63c Through-hole 73,83 Dummy opening (3rd opening)
100 Metal mask P Print area Q Dummy area

Claims (9)

スクリーン印刷に用いられるメタルマスクであって、
板状の形状を呈する板状部と、
第１の方向に沿って延びるように前記板状部の第１面側に形成されるとともに、前記板状部の前記第１の方向に沿った端部に至らないように形成された溝と、
前記溝の底面に形成されて前記第１面の裏面側である第２面側に貫通する複数の第１開口と、
前記溝につながるように形成されて、前記第１の方向と略垂直な第２の方向に沿って延びるとともに前記板状部を貫通する第２開口と、
前記板状部の第１面側のうち、前記溝および前記第２開口が形成された領域よりも前記第１の方向に沿って端部側となる領域に形成された第３開口と、を備え、
前記第３開口は、前記第２の方向に沿って延びるように形成され、
前記溝の溝幅よりも前記第１の方向に沿った前記第２開口の幅のほうが小さいことを特徴とするメタルマスク。 A metal mask used for screen printing,
A plate-like portion having a plate-like shape;
A groove formed on the first surface side of the plate-like portion so as to extend along the first direction, and formed so as not to reach an end portion along the first direction of the plate-like portion; ,
A plurality of first openings formed on the bottom surface of the groove and penetrating to the second surface side which is the back surface side of the first surface;
A second opening formed so as to be connected to the groove and extending along a second direction substantially perpendicular to the first direction and penetrating the plate-like portion;
A third opening formed in a region on the first surface side of the plate-like portion that is closer to the end portion along the first direction than the region in which the groove and the second opening are formed; Prepared,
The third opening is formed to extend along the second direction,
A metal mask characterized in that the width of the second opening along the first direction is smaller than the width of the groove. 前記第３開口は、前記第２面側に貫通することを特徴とする請求項１に記載のメタルマスク。   The metal mask according to claim 1, wherein the third opening penetrates the second surface. 前記第３開口は、複数の貫通孔が前記第２の方向に沿って並べて形成されて構成されることを特徴とする請求項２に記載のメタルマスク。   3. The metal mask according to claim 2, wherein the third opening is configured by forming a plurality of through holes side by side along the second direction. 前記第３開口の内部は、底面を有する溝形状であることを特徴とする請求項１に記載のメタルマスク。   The metal mask according to claim 1, wherein the inside of the third opening has a groove shape having a bottom surface. 前記第３開口は、前記第１の方向に沿った前記溝の延長線上と重ならない領域に形成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載のメタルマスク。   5. The metal mask according to claim 1, wherein the third opening is formed in a region that does not overlap with an extension line of the groove along the first direction. 前記第３開口は、前記溝の延長線を挟んで両側に形成されており、
前記溝の延長線を挟んだ前記第３開口同士は、互いに前記第１の方向に沿ってずれた位置に形成されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載のメタルマスク。 The third opening is formed on both sides of the extension line of the groove,
The metal according to any one of claims 1 to 5, wherein the third openings sandwiching the extension line of the groove are formed at positions shifted from each other along the first direction. mask. 前記板状部の前記第１の方向に沿った最も端部寄りに形成された前記第２開口よりもさらに端部寄りに、前記第１開口が形成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載のメタルマスク。   2. The first opening is formed closer to the end than the second opening formed closest to the end along the first direction of the plate-like portion. The metal mask as described in any one of -6. グリッド電極とバス電極とが受光面側に形成された太陽電池の製造方法であって、
請求項１〜７のいずれか１つに記載のメタルマスクを、その第１面が所定の間隔を設けて前記受光面に対向するように配置するステップと、
スキージで前記第２面側を押圧することで前記第１〜第３開口を通してペースト状の電極材料を前記受光面に供給するステップと、を含み、
前記溝および前記第１開口を通過した電極材料によって前記バス電極が形成され、
前記第２開口を通過した電極材料によって前記グリッド電極が形成されることを特徴とする太陽電池の製造方法。 A method of manufacturing a solar cell in which a grid electrode and a bus electrode are formed on the light receiving surface side,
Disposing the metal mask according to any one of claims 1 to 7 so that the first surface thereof faces the light receiving surface with a predetermined interval;
Supplying the paste-like electrode material to the light receiving surface through the first to third openings by pressing the second surface side with a squeegee, and
The bus electrode is formed by the electrode material that has passed through the groove and the first opening,
The method for manufacturing a solar cell, wherein the grid electrode is formed of an electrode material that has passed through the second opening. 前記メタルマスクを配置するステップの後に、前記メタルマスクの第３開口と前記太陽電池との間にダミーフィルムを配置するステップと、
前記受光面に電極材料を供給するステップの後に、前記ダミーフィルムを除去するステップと、をさらに含むことを特徴とする請求項８に記載の太陽電池の製造方法。 After the step of disposing the metal mask, disposing a dummy film between a third opening of the metal mask and the solar cell;
The method for manufacturing a solar cell according to claim 8, further comprising a step of removing the dummy film after the step of supplying an electrode material to the light receiving surface.

Images