JP2000208794A - 薄膜太陽電池等のパタ―ン状薄膜層のレ―ザパタ―ニング方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 レーザ加工重複部の光電変換層の低抵抗化の
問題，加工部周辺の盛り上がりの問題，レーザ加工によ
る下地層や裏面層のダメージの問題などを解消し、高品
質にして高効率の薄膜太陽電池等のパターン状薄膜層の
レーザパターニング方法および装置を提供する。 【解決手段】 前記方法は、比較的幅狭でかつ細長い所
定幅・所定長さの短冊状を有する１ショットのレーザパ
ルス加工工程を含むこととする。上記方法を実施する装
置は、レーザパルス発生源３と、複数台の発振器２と、
ホモジナイザ５と、Ｘ−Ｙステージ６と、制御コンピュ
ータ７とを備え、複数台のレーザ発振器から同時に出射
したレーザ光線を前記ホモジナイザ５に導入してレーザ
出力分布を所定幅・所定長さの短冊状に整形し、レーザ
光線の出射タイミングを、前記Ｘ−Ｙステージに載置さ
れた加工対象物に応じて制御するようにしてなるものと
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、薄膜太陽電池，
薄膜トランジスタ，薄膜発光素子，電子写真感光ドラム
などのパターン状薄膜層、特に薄膜太陽電池のレーザパ
ターニング方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、環境保護の立場から、クリーンな
エネルギーの研究開発が進められている。中でも、太陽
電池はその資源（太陽光）が無限であること、無公害で
あることから注目を集めている。

【０００３】薄膜太陽電池は、薄型で軽量、製造コスト
の安さ、大面積化が容易であることなどから、今後の太
陽電池の主流となると考えられる。

【０００４】従来の薄膜太陽電池はガラス基板を用いて
いたが、軽量化、施工性、量産性においてプラスチック
フィルムおよび金属フィルムを用いたフレキシブルタイ
プの太陽電池の研究開発がすすめられている。このフレ
キシブル性を生かし、ロールツーロール方式の製造方法
により大量生産が可能となった。

【０００５】上記の薄膜太陽電池は、フレキシブルな電
気絶縁性フィルム基板上に第１電極、薄膜半導体層から
なる光電変換層および第２電極が積層されてなる光電変
換素子（またはセル）が複数形成されている。ある光電
変換素子の第１電極と隣接する光電変換素子の第２電極
を電気的に接続することを繰り返すことにより、最初の
光電変換素子の第１電極と最後の光電変換素子の第２電
極とに必要な電圧を出力させることができる。例えば、
インバータにより交流化し商用電力源として交流１００
Ｖを得るためには、薄膜太陽電池の出力電圧は１００Ｖ
以上が望ましく、実際には数１０個以上の素子が直列接
続される。

【０００６】このような光電変換素子とその直列接続
は、電極層と光電変換層の成膜と各層のパターニングお
よびそれらの組み合わせ手順により形成される。少数の
光電変換素子を直列接続した薄膜太陽電池により従来技
術を説明する（特願平９−３７２０７号参照）。

【０００７】図５は、上記特許出願明細書に記載された
薄膜太陽電池の一例を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は
（ａ）における線ＡＢＣＤおよびＢＱＣに沿っての断面
図であり、（ｃ）は（ａ）におけるＥＥ断面図を示す。

【０００８】電気絶縁性でフレキシブルな樹脂からなる
長尺のフィルム基板上に、順次、第１電極層、光電変換
層、第２電極層が積層され、フィルム基板の反対側（裏
面）には第３電極層、第４電極層が積層され、裏面電極
が形成されている。光電変換層は例えばアモルファスシ
リコンのpin接合である。フィルム基板用材料として
は、ポリイミドのフィルムが用いられている。

【０００９】製造工程の概要につき以下に説明する。

【００１０】先ず、フィルム基板にパンチを用いて、接
続孔ｈ１を開け、基板の片側（表側とする）に第１電極
層として、スパッタにより銀を成膜し、これと反対の面
（裏側とする）には、第３電極層として、同じく銀電極
を成膜する。接続孔ｈ１の内壁で第１電極層と第３電極
層とは重なり、導通する。

【００１１】成膜後、表側では、第１電極層を所定の形
状にレーザ加工して、下電極ｌ１〜ｌ６をパターニング
する。下電極ｌ１〜ｌ６の隣接部は一本の分離線ｇ２
を、二列の直列接続の光電変換素子間および周縁導電部
ｆとの分離のためには二本の分離線ｇ２を形成し、下電
極ｌ１〜ｌ６は分離線により囲まれるようにする。再度
パンチを用いて、集電孔ｈ２を開けた後、表側に、光電
変換層ｐとしてa-Si層をプラズマＣＶＤにより成膜す
る。マスクを用いて幅Ｗ２の成膜とし、レーザ加工によ
り二列素子の間だけに第１電極層と同じ分離線を形成す
る。

【００１２】さらに第２電極層として表側にＩＴＯ層
（透明電極層）を成膜する。但し、二つの素子列の間と
これに平行な基板の両側端部にはマスクを掛け接続孔ｈ
１には成膜しないようにし、素子部のみに成膜する。次
いで裏面全面に第４電極層として銀電極を成膜する。第
４電極の成膜により、集電孔ｈ２の内壁で第２電極と第
４電極とが重なり、導通する。表側では、レーザ加工に
より下電極と同じパターンの分離線を入れ、個別の第２
電極ｕ１〜ｕ６を形成し、裏側では第３電極と第４電極
とを同時にレーザ加工し、接続電極ｅ１２〜ｅ５６、お
よび電力取り出し電極ｏ１，ｏ２を個別化し、基板の周
縁部では表側の分離線ｇ３と重なるように分離線ｇ２を
形成し、隣接電極間には一本の分離線を形成する。

【００１３】全ての薄膜太陽電池素子を一括して囲う周
縁、および二列の直列接続太陽電池素子の隣接する境界
には（周縁導電部ｆの内側）分離線ｇ３がある。分離線
ｇ３の中にはどの層も無い。裏側では、全ての電極を一
括して囲う周縁、および二列の直列接続電極の隣接する
境界には（周縁導電部ｆの内側）分離線ｇ２がある。分
離線ｇ２の中にはどの層も無い。

【００１４】こうして、電力取り出し電極ｏ１−集電孔
ｈ２−上電極ｕ１、光電変換層、下電極ｌ１−接続孔ｈ
１−接続電極ｅ１２−上電極ｕ２、光電変換層、下電極
ｌ２−接続電極ｅ２３−・・・−上電極ｕ６、光電変換
層、下電極ｌ６−接続孔ｈ１−電力取出し電極ｏ２の順
の光電変換素子の直列接続が完成する。

【００１５】なお、前述の説明においては、各分離線は
２本づつ設けた例について説明したが、説明の便宜上、
以下の説明では、分離線は一本として説明する。また、
第３電極層と第４電極層は、説明の便宜上、併せて一層
の接続電極として説明する。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、これまでの
薄膜太陽電池のレーザパターニングにおいては、1000パ
ルス／秒以上の高いレーザ発振周波数と高速ＸーＹステ
ージを用いた、繰り返しパルスによるパルス重ね合わせ
方式のレーザ加工が一般的であった。

【００１７】しかし、繰り返しパルスを用いた線状加工
では、レーザ波長の光を吸収する基板や薄膜が加工対象
物の下地に存在すると下地層が、重複パルスにより損傷
する問題があった。

【００１８】例えば、薄膜太陽電池ユニットの分離加工
では、光電変換層上の透明電極層を分離加工する際に、
１ショットのレーザパルスで露出した光電変換層に再度
レーザパルスを照射するため、パルス重複部の光電変換
層が低抵抗化する。その後、透明電極除去部及びその延
長部の光電変換層及び金属電極層を除去すると、除去端
部の光電変換層が低抵抗化し、この加工端部とパルス重
複部の光電変換層低抵抗化部を介して、透明電極と金属
電極間に漏れ電流が発生するといった問題があった。

【００１９】また、繰り返しパルスを用いた線状加工で
は、加工に際しレーザパルスを重ねる必要があるため、
レーザパルスの重複部と１パルス加工部とでは、加工状
態が異なってしまう。そのため、レーザ波長の光が透過
する基板の両面に薄膜を形成する薄膜太陽電池では、こ
のパルス重複部の基板背面の薄膜が損傷する事を防ぐた
めに、レーザ加工出力を精度良くコントロールしたり、
基板上に保護層を設けたりする工夫が必要であった。

【００２０】さらに、加工対象物の膜厚が厚いと、パル
スレーザ加工時に加工周辺が盛り上がり、この盛り上が
った膜を除去するには、加工対象物を除去するよりも高
いレーザ出力が必要となってしまう問題があった。レー
ザ出力を高くすると、上記したように、下地層や基板背
面の薄膜が損傷するので、電極膜厚を制限することとな
り、最終的には、ユニットセル幅等の薄膜太陽電池パタ
ーンに影響を与えていた。

【００２１】前述の従来技術の説明においては、絶縁性
の表面を有する基板上の一方の面に金属電極である下電
極，光電変換層，及び透明電極である上電極を順次重ね
て薄膜太陽電池層を形成し、他方の面に接続電極を形成
する薄膜太陽電池の例について説明したが、基板の一方
の面上にのみ、金属電極層，光電変換層および透明電極
層を順次重ねて形成するタイプの薄膜太陽電池において
も、パルス重ね合わせ方式のレーザ加工を採用する場合
には、前記と同様の問題があった。

【００２２】さらに、薄膜太陽電池以外の、例えば薄膜
トランジスタ，薄膜発光素子，電子写真感光ドラムなど
の機能デバイスにおいても、同様の問題があった。

【００２３】この発明は、上記のような問題点を解消す
るためになされたもので、本発明の課題は、従来のパル
ス重ね合わせ方式の加工で問題となっていたレーザ加工
重複部の光電変換層の低抵抗化の問題，加工部周辺の盛
り上がりの問題，レーザ加工による下地層や裏面層のダ
メージの問題などを解消し、高品質にして高効率の薄膜
太陽電池等のパターン状薄膜層のレーザパターニング方
法および装置を提供することにある。

【００２４】

【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
め、請求項１の発明は、電気絶縁性を有する基板の一方
の面上に、金属電極層，光電変換層および透明電極層を
順次重ねて形成し、かつ所定のパターンをレーザにより
形成してなる薄膜太陽電池のレーザパターニング方法に
おいて、最上層の透明電極層のパターンは、比較的幅狭
でかつ細長い所定幅・所定長さの短冊状を有する１ショ
ットのレーザパルス加工により形成し、透明電極層の下
層の光電変換層および金属電極層は、パルス重ね合わせ
方式のレーザパルス加工あるいは前記１ショットのレー
ザパルス加工により形成することとする。

【００２５】光電変換層上の透明電極層の分離加工につ
いては、１つのユニット内の透明電極層を１ショットの
レーザパルスで分離するので、パルスの重複部が無く、
下地の光電変換層の低抵抗化を最小限にできる。

【００２６】その後に、透明電極加工領域及びその延長
線上の光電変換層と金属電極層を同時にレーザ加工する
ことにより、透明電極と金属電極間の漏れ電流の発生を
最小限にしながら薄膜太陽電池を分離できる。

【００２７】このときの、光電変換層と金属電極層のレ
ーザパターニングも、加工品質としては、１ショットの
レーザパルスで除去した方が望ましいが、基板の片面だ
けに薄膜を形成する太陽電池であり、且つ、下地の基板
ダメージを考慮する必要が無場合には、従来のパルス重
ね合わせ加工でも良い。それは、従来のパルス重ね合わ
せ加工の方が、１ショットでの加工領域が狭いので、パ
ルスエネルギーが低い発振器が利用できるためである。

【００２８】請求項２の発明では、絶縁性の表面を有す
る基板上の一方の面に金属電極である下電極，光電変換
層，及び透明電極である上電極を順次重ねて薄膜太陽電
池層を形成し、他方の面に接続電極を形成し、この接続
電極と前記下電極ならびに接続電極と前記上電極とを基
板に開けた接続孔を介して接続することにより、隣接す
る薄膜太陽電池ユニットの下電極と上電極とを接続し、
電気的に直列接続を行う直列接続型薄膜太陽電池のレー
ザパターニング方法において、以下の４つの工程を含む
こととする。 レーザスポットが細長い短冊状を有し、その長辺が少
なくとも薄膜太陽電池の１ユニットの上電極の長さを有
する１ショットのレーザパルスで、上電極の一部を除去
することにより、上電極を複数のユニットに分割加工す
る工程。 の工程よりも短辺の長さが短く、長辺の長さが１ユ
ニットの下電極の幅より長い、細長い短冊状を有するレ
ーザスポットを、上電極を除去した領域内及びその延長
部に照射し、光電変換層及び下電極を１ショットのレー
ザパルスで短冊状に除去することにより、薄膜太陽電池
を複数のユニットに分割加工する工程。 レーザスポットが細長い短冊状を有し、その長辺が少
なくとも１ユニットの接続電極の幅よりも長い、１ショ
ットのレーザパルスで、接続電極を短冊状に除去するこ
とにより、接続電極を複数のユニットに分割加工する工
程。 直列接続型薄膜太陽電池相互及び直列接続型薄膜太陽
電池と外部を分離する、下電極と接続電極の分離を、パ
ルス重ね合わせ方式のレーザパルス加工あるいは前記１
ショットのレーザパルス加工により行う工程。

【００２９】電気絶縁性基板の両面に薄膜を形成する薄
膜太陽電池においては、前述のように細長い短冊状を有
する１ショットのレーザパルス加工を採用することによ
り、請求項１の発明の効果以外に、裏側に形成された薄
膜のダメージを防止する効果が得られる。

【００３０】請求項３の発明は、請求項１または２に記
載の方法において、透明電極層のパターンまたは透明電
極である上電極の１ショットレーザパルス加工を、波長
４００ｎｍ以下の紫外域波長のレーザ光により行うこと
とするもので、レーザパルス波長を変えることにより、
さらに、高品質な薄膜の分離加工が可能となる。

【００３１】例えば、上記した透明電極層に酸化インジ
ウム（ＩＴＯ）を用いた場合には、光電変換層を加工し
ている可視域のレーザよりも、４００nm以下の波長を有
するレーザ光で加工した方が、高品質な上部電極ｕの選
択除去が容易であり、光電変換層と金属電極層を除去す
るには、可視域波長を有する高出力レーザが適してい
る。

【００３２】また前記の発明は、薄膜太陽電池以外の、
例えば薄膜トランジスタ，薄膜発光素子，電子写真感光
ドラムなどの機能デバイスに対しても適用が可能であ
り、請求項４の発明では、機能デバイスの所要構成に応
じて、電気絶縁性を有する基板上に、金属電極層，光電
変換層，発光層，透明電極層，保護層などのいずれか複
数の所定の層を形成し、かつ所定のパターンをレーザに
より形成してなるパターン状薄膜層のレーザパターニン
グ方法において、所定幅・所定長さの短冊状を有する１
ショットのレーザパルス加工により、前記複数の層の上
層のパターンを形成することとする。

【００３３】さらに、請求項５の発明は、前記所定幅・
所定長さの短冊状を有する１ショットのレーザパルス加
工を実施するために必要な、レーザパターニング装置に
関わり、パルス発生源と、複数台のレーザ発振器と、ホ
モジナイザと、Ｘ−Ｙステージと、制御コンピュータと
を備え、前記複数台のレーザ発振器から同時に出射した
レーザ光線を、前記ホモジナイザに導入してレーザ出力
分布を所定幅・所定長さの短冊状に整形し、レーザ光線
の出射タイミングを、前記Ｘ−Ｙステージに載置された
加工対象物に応じて制御するようにしてなるものとす
る。

【００３４】

【発明の実施の形態】図面に基づき、本発明の実施の形
態について以下に述べる。

【００３５】本発明は、所定幅・所定長さの短冊状を有
する１ショットのレーザパルス加工を行うことを骨子と
しているので、まず、請求項５に関わる装置の実施例に
ついて述べる。図１は、本発明のレーザパターニング装
置を概念的に示す。

【００３６】本発明の装置は、複数台のレーザ発振器２
を１つのレーザパルス発生源３を用いて同時発振させ、
発振器２から出射したレーザ光線をホモジナイザ５に導
入してレーザ出力分布を所定幅・所定長さの短冊状に整
形したレーザビーム４を得る。このレーザパルス発生源
３は、ＸーＹステージ６を制御する制御コンピュータ７
により制御されており、ＸーＹステージ６が加工位置に
移動した後に、レーザパルスを出射するように制御して
いる。

【００３７】次に、薄膜太陽電池を対象としたレーザパ
ターニング方法について述べる。

【００３８】図２は、請求項１の発明の実施の形態を説
明するために、薄膜太陽電池を一部概念的に示して、そ
の製造工程の一例を（ａ）〜（ｅ）で示した図である。
（ａ）は、基板の状態、（ｂ）は、薄膜太陽電池形成後
の状態、（ｃ）は、透明電極の集電極としてのグリット
電極形成後の状態、（ｄ）は、透明電極層分離加工後の
状態、（ｅ）は、薄膜太陽電池分離加工後の状態を示
す。各工程の図の左側は、平面図を示し、右側は、各平
面図におけるＸ−Ｘ矢視断面図を示す。

【００３９】まず、金属基板上に絶縁層をコーティング
し、絶縁表面を有する基板１を形成し（ａ工程）、その
上に、第１電極層である銀等の高反射金属からなる金属
電極層をスパッタ法により形成し、ａ−Ｓｉ層から成る
光電変換層をプラズマＣＶＤ法で、光入射側の第２電極
層である透明電極層をスパッタ法を用いて順次形成する
（ｂ工程）。このとき、各層は、マスクを用いてパター
ン形成されている。

【００４０】その上に、透明電極の集電極として、グリ
ット電極ｇｄをスパッタ形成し（ｃ工程）、最後に第１
電極層/光電変換層/第２電極層から成る薄膜太陽電池層
をレーザにより電気的に分割し、複数個の薄膜太陽電池
を形成する。

【００４１】この薄膜太陽電池層の分割は、２段階に行
われている。第１段階は、所定幅・所定長さの短冊状に
整形した１ショットのレーザパルスで、上電極ｕを形成
する工程であり、下地の光電変換層を融させずに透明電
極層を分離する（ｄ工程）。この透明電極層の選択除去
には、可視域の波長を有するＹＡＧ：ＳＨＧレーザより
も紫外域の波長を有するＹＡＧ：ＴＨＧレーザの方が良
い。それは、ＩＴＯ等の透明電極層は、紫外域の波長で
の吸収係数が大きいため、ＹＡＧ：ＴＨＧレーザを用い
ると透明電極層を直接加工できるためである。

【００４２】第２段階は、光電変換層及び下電極ｌを形
成する工程であり、透明電極分離部及びその延長部の光
電変換層及び金属電極層を線状に分離する（ｅ工程）。

【００４３】この光電変換層と金属電極層のパターニン
グは、下地ダメージが問題とならない場合は、従来のパ
ルス重ね合わせ加工を選択した方が良い。それは、第１
段階の透明電極層のパターニングは、透明電極層の厚さ
が０.１μｍ以下であることから、レーザスポットが大
きな線状スポットを用いた１ショット加工を適用して
も、レーザパルスエネルギーの比較的小さなＹＡＧ：Ｓ
ＨＧレーザやＹＡＧ：ＴＨＧレーザを用いることができ
るが、光電変換層と金属電極層は、１.０μｍ程度の厚
さになるため、パルスエネルギーの高いエキシマレーザ
を用いるか、本発明でもある複数の発振器を同時に発振
させる加工が必要となってしまうためである。

【００４４】本発明を用いることにより、透明電極層の
レーザパターニング時に発生するパルス重複部の光電変
換層の低抵抗化を無くし、薄膜太陽電池の分離加工をリ
ーク電流の発生を抑えながら行えるようになった。

【００４５】図３ならびに図４は、請求項２および３の
発明の実施の形態を説明するために、図２と同様に、薄
膜太陽電池を一部概念的に示してその製造工程の一例を
示した図である。図３は、本発明の薄膜太陽電池側（表
側）の製造工程を示し、（ａ）は、透明電極層分離工程
を、（ｂ）は、光電変換層及び第１電極層分離工程を、
（ｃ）は、薄膜太陽電池相互及び薄膜太陽電池と電池セ
ル外部との分離工程を示す。図４は、裏側の接続電極側
の製造工程を示し、（ａ）は、第４電極層形成後の状態
を、（ｂ）は、第３電極層および第４電極層（接続電
極）分離工程を、（ｃ）は、薄膜太陽電池相互及び薄膜
太陽電池と電池セル外部との分離工程を示す。

【００４６】まず、高分子基板１にパンチを用いて接続
孔ｈ１を形成し、基板の両面に第１電極層及び第３電極
層として、銀等の高反射金属からなる金属電極層及び接
続電極層をスパッタ法により形成し、その後に集電孔ｈ
２を開けた。

【００４７】そして、ａ−Ｓｉ層から成る光電変換層を
プラズマＣＶＤ法で、光入射側の第２電極層である透明
電極層をスパッタ法を用いて順次形成した。

【００４８】また、第３電極層上には、第４電極層であ
るニッケルからなる接続電極層を同じくスパッタ法を用
いて形成した。このとき、各層は、マスクを用いてパタ
ーン形成されている。

【００４９】最後に金属電極層/光電変換層/透明電極層
から成る薄膜太陽電池層及びその反対側の第３電極層と
第４電極層からなる接続電極層をレーザ加工分離するこ
とにより、複数個の直列接続型薄膜太陽電池を形成し
た。

【００５０】この薄膜太陽電池層の分割は、２段階に行
われている。第１段階は、所定幅・所定長さの短冊状に
整形した１ショットのレーザパルスで、上電極ｕを形成
する工程であり、下地の光電変換層を融さずに透明電極
層を分離した（図３ａ）。

【００５１】この透明電極層の選択除去には、可視域の
波長を有するＹＡＧ：ＳＨＧレーザよりも紫外域の波長
を有するＹＡＧ：ＴＨＧレーザの方が良い。それは、Ｉ
ＴＯ等の透明電極層は、紫外域の波長での吸収係数が大
きいため、ＹＡＧ：ＴＨＧレーザを用いると透明電極層
を直接加工できるためである。

【００５２】第２段階は、光電変換層及び下電極ｌを形
成する工程であり、透明電極分離部及びその延長部の光
電変換層及び金属電極層を所定幅・所定長さの短冊状に
分離した（図３ｂ）。この分離は、短冊状に整形した１
ショットのレーザパルスで行っており、これにより、レ
ーザパルス重ね合わせ時のパルス重複部による接続電極
層のダメージを低減している。

【００５３】しかし、光電変換層と金属電極層を同時に
加工するには、大きなパルスエネルギーが必要となり、
従来は、高価なエキシマレーザを使うしかなかった。そ
こで、本発明では、ＹＡＧ：ＳＨＧレーザを使用し、複
数台のレーザ発振器を同時発振させることにより、大き
なレーザパルスエネルギーを得る装置（図１）を発明
し、加工に適用した。

【００５４】また、接続電極ｅを形成するために、接続
電極層のユニットを短冊状に整形した１ショットのレー
ザパルスで加工した（図４ｂ）。この加工も光電変換層
と金属電極層の加工と同様に行った。これにより、従来
問題であったパルス重複部での、薄膜太陽電池層のダメ
ージを低減できた。

【００５５】そして、最後に、両面の薄膜太陽電池相互
及び薄膜太陽電池とセル外部との分離を、パルス重ね合
わせ加工を用いて行った（図３ｃおよび図４ｃ）。これ
は、薄膜太陽電池相互及び薄膜太陽電池とセル外部との
分離では、裏側薄膜のダメージを問題としないこと、レ
ーザ加工部周辺の盛り上がり部をも加工できる大出力が
必要なことからパルス加工領域の小さいパルス重ね合わ
せ加工の方が、パルスエネルギーの小さな発振器で済む
からである。

【００５６】また、短冊状のスポットでの加工は、同軸
方向の加工は問題無いが、90度の回転を要する加工につ
いては、光学系を回転させなければならない等複雑な光
学系の機構が必要となってしまうためである。

【００５７】なお、前記薄膜太陽電池相互及び薄膜太陽
電池とセル外部との分離パルス重ね合わせ加工は、薄膜
太陽電池をユニットに分割する際の従来のパルス重ね合
わせ加工よりも、高いレーザ出力で加工することによ
り、加工時の盛り上がりや加工残査をなくすことができ
る。

【００５８】本発明を用いることにより、直列接続型薄
膜太陽電池において、リーク電流の発生を防止すること
ができ、また、金属電極層加工時の接続電極層ダメージ
及び接続電極層加工時の薄膜太陽電池層ダメージを低減
することができた。

【００５９】

【発明の効果】請求項１ないし４の発明によれば、いず
れも、所定幅・所定長さの短冊状を有する１ショットの
レーザパルス加工を含む薄膜太陽電池等のパターン状薄
膜層のレーザパターニング方法を採用したので、従来の
パルス重ね合わせ方式の加工で問題となっていたレーザ
加工重複部の光電変換層の低抵抗化の問題，加工部周辺
の盛り上がりの問題，レーザ加工による下地層や裏面層
のダメージの問題などを解消し、高品質にして高効率の
薄膜太陽電池等のパターン状薄膜層のレーザパターニン
グ方法を提供できる効果がある。また、請求項５のレー
ザパターニング装置の発明によれば、前記レーザパター
ニング方法に好適な装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のレーザパターニング装置を概念的に示
す図である。

【図２】請求項１に関する薄膜太陽電池の製造工程の一
例を示す図である。

【図３】請求項２に関する薄膜太陽電池の表面の製造工
程の一例を示す図である。

【図４】請求項２に関する薄膜太陽電池の裏面の製造工
程の一例を示す図である。

【図５】薄膜太陽電池の構成および製造方法の一例を示
す図である。

【符号の説明】

１：電気絶縁性を有する基板、２：発振器、３：レーザ
パルス発生源、４：レーザビーム、５：ホモジナイザ、
６：Ｘ−Ｙステージ、７：制御コンピュータ、ｕ：上電
極、ｅ：接続電極、ｈ１：接続孔、ｈ２：集電孔。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電気絶縁性を有する基板の一方の面上
   に、金属電極層，光電変換層および透明電極層を順次重
   ねて形成し、かつ所定のパターンをレーザにより形成し
   てなる薄膜太陽電池のレーザパターニング方法におい
   て、最上層の透明電極層のパターンは、比較的幅狭でか
   つ細長い所定幅・所定長さの短冊状を有する１ショット
   のレーザパルス加工により形成し、透明電極層の下層の
   光電変換層および金属電極層は、パルス重ね合わせ方式
   のレーザパルス加工あるいは前記１ショットのレーザパ
   ルス加工により形成することを特徴とする薄膜太陽電池
   のレーザパターニング方法
2. 【請求項２】 絶縁性の表面を有する基板上の一方の面
   に金属電極である下電極，光電変換層，及び透明電極で
   ある上電極を順次重ねて薄膜太陽電池層を形成し、他方
   の面に接続電極を形成し、この接続電極と前記下電極な
   らびに接続電極と前記上電極とを基板に開けた接続孔を
   介して接続することにより、隣接する薄膜太陽電池ユニ
   ットの下電極と上電極とを接続し、電気的に直列接続を
   行う直列接続型薄膜太陽電池のレーザパターニング方法
   において、以下の４つの工程を含むことを特徴とする薄
   膜太陽電池のレーザパターニング方法。 レーザスポットが細長い短冊状を有し、その長辺が少
   なくとも薄膜太陽電池の１ユニットの上電極の長さを有
   する１ショットのレーザパルスで、上電極の一部を除去
   することにより、上電極を複数のユニットに分割加工す
   る工程。 の工程よりも短辺の長さが短く、長辺の長さが１ユ
   ニットの下電極の幅より長い、細長い短冊状を有するレ
   ーザスポットを、上電極を除去した領域内及びその延長
   部に照射し、光電変換層及び下電極を１ショットのレー
   ザパルスで短冊状に除去することにより、薄膜太陽電池
   を複数のユニットに分割加工する工程。 レーザスポットが細長い短冊状を有し、その長辺が少
   なくとも１ユニットの接続電極の幅よりも長い、１ショ
   ットのレーザパルスで、接続電極を短冊状に除去するこ
   とにより、接続電極を複数のユニットに分割加工する工
   程。 直列接続型薄膜太陽電池相互及び直列接続型薄膜太陽
   電池と外部を分離する、下電極と接続電極の分離を、パ
   ルス重ね合わせ方式のレーザパルス加工あるいは前記１
   ショットのレーザパルス加工により行う工程。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載の方法におい
   て、透明電極層のパターンまたは透明電極である上電極
   の１ショットレーザパルス加工を、波長４００ｎｍ以下
   の紫外域波長のレーザ光により行うことを特徴とする薄
   膜太陽電池のレーザパターニング方法。
4. 【請求項４】 薄膜太陽電池，薄膜トランジスタ，薄膜
   発光素子，電子写真感光ドラムなどの機能デバイスの所
   要構成に応じて、電気絶縁性を有する基板上に、金属電
   極層，光電変換層，発光層，透明電極層，保護層などの
   いずれか複数の所定の層を形成し、かつ所定のパターン
   をレーザにより形成してなるパターン状薄膜層のレーザ
   パターニング方法において、所定幅・所定長さの短冊状
   を有する１ショットのレーザパルス加工により、前記複
   数の層の上層のパターンを形成することを特徴とするパ
   ターン状薄膜層のレーザパターニング方法。
5. 【請求項５】 パルス発生源と、複数台のレーザ発振器
   と、ホモジナイザと、Ｘ−Ｙステージと、制御コンピュ
   ータとを備え、前記複数台のレーザ発振器から同時に出
   射したレーザ光線を、前記ホモジナイザに導入してレー
   ザ出力分布を所定幅・所定長さの短冊状に整形し、レー
   ザ光線の出射タイミングを、前記Ｘ−Ｙステージに載置
   された加工対象物に応じて制御するようにしてなること
   を特徴とする薄膜太陽電池等のパターン状薄膜層のレー
   ザパターニング装置。