JP2001015786A - 集積型薄膜太陽電池の製造のためのレーザスクライブ法 - Google Patents
集積型薄膜太陽電池の製造のためのレーザスクライブ法Info
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- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/36—Removing material
- B23K26/362—Laser etching
- B23K26/364—Laser etching for making a groove or trench, e.g. for scribing a break initiation groove
Abstract
(57)【要約】
【課題】 多結晶質光電変換ユニット層を含む薄膜太陽
電池の集積化に好ましく用いられ得るレーザスクライブ
法を提供する。 【解決手段】 基板１上に順次積層された第１電極層
２、少なくとも１つの多結晶質半導体光電変換ユニット
層を含む半導体層３、および第２電極層を含む集積型薄
膜太陽電池の製造のために用いられるレーザスクライブ
法において、半導体層分割溝または第２電極層分割溝の
少なくとも一方の目的溝を形成する際に、１回のレーザ
ビームのスキャンによってはその照射領域に目的溝を形
成し得ないエネルギ密度を有するパルスレーザ５ａが用
いられ、その目的溝を形成するためには同一のレーザパ
ルス照射領域が複数回のビームスキャンで照射されるこ
とを特徴としている。
電池の集積化に好ましく用いられ得るレーザスクライブ
法を提供する。 【解決手段】 基板１上に順次積層された第１電極層
２、少なくとも１つの多結晶質半導体光電変換ユニット
層を含む半導体層３、および第２電極層を含む集積型薄
膜太陽電池の製造のために用いられるレーザスクライブ
法において、半導体層分割溝または第２電極層分割溝の
少なくとも一方の目的溝を形成する際に、１回のレーザ
ビームのスキャンによってはその照射領域に目的溝を形
成し得ないエネルギ密度を有するパルスレーザ５ａが用
いられ、その目的溝を形成するためには同一のレーザパ
ルス照射領域が複数回のビームスキャンで照射されるこ
とを特徴としている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は集積型薄膜太陽電池
の製造方法に関し、特にその製造方法におけるレーザス
クライブ法に関するものである。
の製造方法に関し、特にその製造方法におけるレーザス
クライブ法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、化石エネルギ資源の枯渇の問題
や、大気中へのＣＯ2ガスの排出増加による地球温暖化
のような環境問題などから、クリーンな新エネルギの開
発と利用が望まれており、特に太陽光発電の本格的な利
用が期待されている。
や、大気中へのＣＯ2ガスの排出増加による地球温暖化
のような環境問題などから、クリーンな新エネルギの開
発と利用が望まれており、特に太陽光発電の本格的な利
用が期待されている。
【０００３】太陽光発電に用いられる太陽電池は、周知
のように、半導体単結晶ウエハを用いる単結晶太陽電池
と、基板上に形成された薄膜半導体層を用いる薄膜太陽
電池とに大別される。
のように、半導体単結晶ウエハを用いる単結晶太陽電池
と、基板上に形成された薄膜半導体層を用いる薄膜太陽
電池とに大別される。
【０００４】太陽光発電を本格的に利用するためには、
当然に、太陽電池の大面積化と低コスト化が望まれる。
ここで、薄膜太陽電池に用いられる半導体薄膜光電変換
層は、単結晶ウエハの光電変換層と異なって、大面積の
基板上にプラズマＣＶＤ法を用いて少ないエネルギでか
つ低コストで作成することができる。したがって、太陽
光発電の本格的な利用のためには、大面積の薄膜太陽電
池を高い歩留まりで効率よく製造することが望まれてい
る。
当然に、太陽電池の大面積化と低コスト化が望まれる。
ここで、薄膜太陽電池に用いられる半導体薄膜光電変換
層は、単結晶ウエハの光電変換層と異なって、大面積の
基板上にプラズマＣＶＤ法を用いて少ないエネルギでか
つ低コストで作成することができる。したがって、太陽
光発電の本格的な利用のためには、大面積の薄膜太陽電
池を高い歩留まりで効率よく製造することが望まれてい
る。
【０００５】一般に、薄膜太陽電池は、周知のように基
板上で順次積層された第１電極層、少なくとも１つの半
導体光電変換ユニット層および第２電極層を含んでい
る。１つの半導体光電変換ユニット層は１組のｐｉｎ半
導体接合を含んでいる。このうち、光電変換ユニット層
の厚さの主要部を占めるｉ型サブ層が主として光電変換
作用を果たし、極めて薄いｐ型サブ層とｎ型サブ層が電
界を生じるように作用する。タンデム型薄膜太陽電池に
おいては、そのような光電変換ユニット層の複数段が第
１と第２の電極層間で重ねられている。第１と第２の電
極層のうちで、太陽光を受入れる側の前面電極層は透明
導電性酸化物（ＴＣＯ）によって形成され、他方の裏面
電極層は金属で形成されている。
板上で順次積層された第１電極層、少なくとも１つの半
導体光電変換ユニット層および第２電極層を含んでい
る。１つの半導体光電変換ユニット層は１組のｐｉｎ半
導体接合を含んでいる。このうち、光電変換ユニット層
の厚さの主要部を占めるｉ型サブ層が主として光電変換
作用を果たし、極めて薄いｐ型サブ層とｎ型サブ層が電
界を生じるように作用する。タンデム型薄膜太陽電池に
おいては、そのような光電変換ユニット層の複数段が第
１と第２の電極層間で重ねられている。第１と第２の電
極層のうちで、太陽光を受入れる側の前面電極層は透明
導電性酸化物（ＴＣＯ）によって形成され、他方の裏面
電極層は金属で形成されている。
【０００６】従来では、薄膜太陽電池としては、非晶質
半導体光電変換ユニット層を含む非晶質薄膜太陽電池が
主として用いられている。大面積の非晶質薄膜太陽電池
においては、それに含まれる透明導電性酸化物電極層の
比較的大きな電気抵抗による出力ロスを軽減するため、
所望の高い出力電圧を得るため、さらには製品歩留まり
を向上させるためなどの目的のために、大きな基板上に
複数の分割された光電変換セルを形成し、それらのセル
を直列接続するように集積化するのが一般的である。そ
の場合に、レーザスクライブを利用して所定幅の短冊状
セルを形成し、その幅方向に隣接する各セルを直列接続
するように集積化するのが一般的である。
半導体光電変換ユニット層を含む非晶質薄膜太陽電池が
主として用いられている。大面積の非晶質薄膜太陽電池
においては、それに含まれる透明導電性酸化物電極層の
比較的大きな電気抵抗による出力ロスを軽減するため、
所望の高い出力電圧を得るため、さらには製品歩留まり
を向上させるためなどの目的のために、大きな基板上に
複数の分割された光電変換セルを形成し、それらのセル
を直列接続するように集積化するのが一般的である。そ
の場合に、レーザスクライブを利用して所定幅の短冊状
セルを形成し、その幅方向に隣接する各セルを直列接続
するように集積化するのが一般的である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】近年では、たとえば特
開平１０−１１７００６や特開平１０−２９４４８１に
おいて、優れた光電変換効率を達成し得る多結晶質薄膜
太陽電池が報告されている。このような多結晶質薄膜太
陽電池においては、それに含まれる多結晶質半導体光電
変換ユニット層の少なくともｉ型サブ層が多結晶質半導
体で形成されている。なお、薄膜太陽電池の技術分野に
おいては、「多結晶質」の用語は、部分的的に非晶質を
含む微結晶質の半導体層についても用いられる。
開平１０−１１７００６や特開平１０−２９４４８１に
おいて、優れた光電変換効率を達成し得る多結晶質薄膜
太陽電池が報告されている。このような多結晶質薄膜太
陽電池においては、それに含まれる多結晶質半導体光電
変換ユニット層の少なくともｉ型サブ層が多結晶質半導
体で形成されている。なお、薄膜太陽電池の技術分野に
おいては、「多結晶質」の用語は、部分的的に非晶質を
含む微結晶質の半導体層についても用いられる。
【０００８】ここで、多結晶質ｉ型サブ層が太陽光を十
分に吸収するためには、非晶質ｉ型サブ層に比べて数倍
以上の厚さを必要とする。すなわち、多結晶質光電変換
ユニット層は、非晶質光電変換ユニット層に比べて、は
るかに大きな厚さを有していることになる。したがっ
て、そのように大きな厚さの多結晶質光電変換ユニット
層を含む薄膜太陽電池を集積化する場合に、一定の焦点
深さを有するレーザビームを用いて１回のスキャンで半
導体層の全厚さを貫通する半導体層分割溝を形成するた
めには、非晶質薄膜太陽電池の場合に比べて、はるかに
大きなエネルギ密度を有するレーザビームを用いなけれ
ばならない。
分に吸収するためには、非晶質ｉ型サブ層に比べて数倍
以上の厚さを必要とする。すなわち、多結晶質光電変換
ユニット層は、非晶質光電変換ユニット層に比べて、は
るかに大きな厚さを有していることになる。したがっ
て、そのように大きな厚さの多結晶質光電変換ユニット
層を含む薄膜太陽電池を集積化する場合に、一定の焦点
深さを有するレーザビームを用いて１回のスキャンで半
導体層の全厚さを貫通する半導体層分割溝を形成するた
めには、非晶質薄膜太陽電池の場合に比べて、はるかに
大きなエネルギ密度を有するレーザビームを用いなけれ
ばならない。
【０００９】しかし、そのように大きなエネルギ密度を
有するレーザビームを半導体層に照射すれば、既にその
半導体層と基板との間に形成されている第１電極層にダ
メージを与える可能性が高い。
有するレーザビームを半導体層に照射すれば、既にその
半導体層と基板との間に形成されている第１電極層にダ
メージを与える可能性が高い。
【００１０】そこで、本発明は優れた光電変換効率を発
揮し得る厚い多結晶質光電変換ユニット層を含む薄膜太
陽電池であっても、その集積化のための半導体層分割溝
または第２電極層分割溝を形成する際に、第１電極層に
ダメージを与える恐れのないレーザスクライブ法を提供
することを目的としている。
揮し得る厚い多結晶質光電変換ユニット層を含む薄膜太
陽電池であっても、その集積化のための半導体層分割溝
または第２電極層分割溝を形成する際に、第１電極層に
ダメージを与える恐れのないレーザスクライブ法を提供
することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の１つの態様によ
れば、基板上で順に積層された第１電極層、少なくとも
１つの多結晶質半導体光電変換ユニット層、および第２
電極層が複数の光電変換セルを形成するように実質的に
直線状で互いに平行な複数の第１電極層分割溝、半導体
層分割溝、および第２電極層分割溝によって分割されて
いて、かつそれらの複数のセルは半導体層分割溝を介し
て互いに電気的に直列接続された集積型薄膜太陽電池の
製造のためのレーザスクライブ法においては、半導体層
分割溝または第２電極層分割溝の少なくとも一方の目的
溝を形成する際に、１回のレーザビームのスキャンによ
ってはその照射領域に目的溝を形成し得ないエネルギ密
度を有するパルスレーザが用いられ、その目的溝を形成
するためには同一のレーザパルス照射領域が複数回のビ
ームスキャンで照射されることを特徴としている。
れば、基板上で順に積層された第１電極層、少なくとも
１つの多結晶質半導体光電変換ユニット層、および第２
電極層が複数の光電変換セルを形成するように実質的に
直線状で互いに平行な複数の第１電極層分割溝、半導体
層分割溝、および第２電極層分割溝によって分割されて
いて、かつそれらの複数のセルは半導体層分割溝を介し
て互いに電気的に直列接続された集積型薄膜太陽電池の
製造のためのレーザスクライブ法においては、半導体層
分割溝または第２電極層分割溝の少なくとも一方の目的
溝を形成する際に、１回のレーザビームのスキャンによ
ってはその照射領域に目的溝を形成し得ないエネルギ密
度を有するパルスレーザが用いられ、その目的溝を形成
するためには同一のレーザパルス照射領域が複数回のビ
ームスキャンで照射されることを特徴としている。
【００１２】本発明のもう１つの態様によれば、基板上
で順に積層された第１電極層、少なくとも１つの多結晶
質半導体光電変換ユニット層、および第２電極層が複数
の光電変換セルを形成するように実質的に直線状で互い
に平行な複数の第１電極層分割溝、半導体層分割溝、お
よび第２電極層分割溝によって分割されていて、かつそ
れらの複数のセルは半導体層分割溝を介して互いに電気
的に直列接続された集積型薄膜太陽電池の製造のための
レーザスクライブ法においては、半導体層分割溝または
第２電極層分割溝の少なくとも一方の目的溝を形成する
際に、１回のレーザパルスの照射によってはその照射領
域に目的溝を形成し得ないエネルギ密度を有するパルス
レーザが用いられ、その目的溝を形成するためには同一
のレーザパルス照射領域が複数回のレーザパルスによっ
て照射され、その同一の照射領域における複数回のレー
ザパルスは少なくとも２通りの異なる焦点深さを有する
レーザパルスを含むことを特徴としている。
で順に積層された第１電極層、少なくとも１つの多結晶
質半導体光電変換ユニット層、および第２電極層が複数
の光電変換セルを形成するように実質的に直線状で互い
に平行な複数の第１電極層分割溝、半導体層分割溝、お
よび第２電極層分割溝によって分割されていて、かつそ
れらの複数のセルは半導体層分割溝を介して互いに電気
的に直列接続された集積型薄膜太陽電池の製造のための
レーザスクライブ法においては、半導体層分割溝または
第２電極層分割溝の少なくとも一方の目的溝を形成する
際に、１回のレーザパルスの照射によってはその照射領
域に目的溝を形成し得ないエネルギ密度を有するパルス
レーザが用いられ、その目的溝を形成するためには同一
のレーザパルス照射領域が複数回のレーザパルスによっ
て照射され、その同一の照射領域における複数回のレー
ザパルスは少なくとも２通りの異なる焦点深さを有する
レーザパルスを含むことを特徴としている。
【００１３】同一の照射領域における複数回のレーザパ
ルスは、複数回のレーザビームのスキャンによって与え
ることができる。
ルスは、複数回のレーザビームのスキャンによって与え
ることができる。
【００１４】この代わりに、同一の照射領域における複
数回のレーザパルスは１回のレーザビームスキャンの間
に与えられてもよく、その場合には異なる焦点深さを有
するレーザパルスは少なくとも２通りの異なる焦点距離
を有する複数のレンズをそのパルスの周期に同期して選
択し得るレンズ手段を介して得ることができる。
数回のレーザパルスは１回のレーザビームスキャンの間
に与えられてもよく、その場合には異なる焦点深さを有
するレーザパルスは少なくとも２通りの異なる焦点距離
を有する複数のレンズをそのパルスの周期に同期して選
択し得るレンズ手段を介して得ることができる。
【００１５】そのようなレンズ手段は、それらの複数の
レンズを含む回転板をレーザパルスの周期に同期して回
転させて、レーザビーム経路内へそれらのレンズを挿入
することによって異なる焦点距離を選択することができ
る。
レンズを含む回転板をレーザパルスの周期に同期して回
転させて、レーザビーム経路内へそれらのレンズを挿入
することによって異なる焦点距離を選択することができ
る。
【００１６】また、レーザパルスのエネルギ密度も、レ
ーザビームの焦点深さの変更に伴って変えられてもよ
い。
ーザビームの焦点深さの変更に伴って変えられてもよ
い。
【００１７】同一の照射領域に複数回与えられるレーザ
パルスは、５００〜２０００ｍＪ／ｃｍ2のエネルギ密
度を有することが好ましい。
パルスは、５００〜２０００ｍＪ／ｃｍ2のエネルギ密
度を有することが好ましい。
【００１８】本発明によるレーザスクライブ法は、１μ
ｍ以上の厚さを有する多結晶質半導体光電変換ユニット
層を含む薄膜太陽電池の集積化に好ましく用いられ得
る。
ｍ以上の厚さを有する多結晶質半導体光電変換ユニット
層を含む薄膜太陽電池の集積化に好ましく用いられ得
る。
【００１９】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態として、多結
晶質薄膜太陽電池の集積化のためのレーザスクライブ法
の一例が、模式的な断面図である図１と図２を参照して
説明される。なお、本願の各図においては、図面の明瞭
化と簡略化のために、長さや厚さなどの寸法関係は適宜
に変更されており、実際の寸法関係を反映してはいな
い。
晶質薄膜太陽電池の集積化のためのレーザスクライブ法
の一例が、模式的な断面図である図１と図２を参照して
説明される。なお、本願の各図においては、図面の明瞭
化と簡略化のために、長さや厚さなどの寸法関係は適宜
に変更されており、実際の寸法関係を反映してはいな
い。
【００２０】図１と図２を参照して、たとえばガラスな
どの透明絶縁基板１上に第１の電極層２としてＴＣＯ層
が形成されている。透明電極層２上には、少なくとも１
つの多結晶質半導体光電変換ユニット層を含む半導体層
３が形成されている。すなわち、半導体層３は、非晶質
薄膜太陽電池の場合に比べてはるかに大きな厚さを有し
ている。
どの透明絶縁基板１上に第１の電極層２としてＴＣＯ層
が形成されている。透明電極層２上には、少なくとも１
つの多結晶質半導体光電変換ユニット層を含む半導体層
３が形成されている。すなわち、半導体層３は、非晶質
薄膜太陽電池の場合に比べてはるかに大きな厚さを有し
ている。
【００２１】このように大きな厚さを有する半導体層３
に分割溝６を形成する場合、まず図１に示されているよ
うに、レーザビームの１回のスキャンでは半導体層３を
部分的に飛散させて溝６を形成するには不十分なエネル
ギ密度を有するパルスレーザ５ａが、半導体層３の領域
に焦点を合せた第１回目のスキャンとして照射される。
この場合、パルスレーザ５ａはあまり大きなエネルギ密
度を有していないので、その照射領域に近接する透明電
極層２にダメージを与えることがない。
に分割溝６を形成する場合、まず図１に示されているよ
うに、レーザビームの１回のスキャンでは半導体層３を
部分的に飛散させて溝６を形成するには不十分なエネル
ギ密度を有するパルスレーザ５ａが、半導体層３の領域
に焦点を合せた第１回目のスキャンとして照射される。
この場合、パルスレーザ５ａはあまり大きなエネルギ密
度を有していないので、その照射領域に近接する透明電
極層２にダメージを与えることがない。
【００２２】しかし、レーザビーム５ａの焦点が合わさ
れた半導体層３はそのレーザエネルギを吸収し、熱的な
ダメージを受ける。すなわち、半導体層３のうちでレー
ザビーム５ａの焦点近傍において、熱によって生じたボ
イドなどの影響によって、膨れを生じたような状態にな
る。
れた半導体層３はそのレーザエネルギを吸収し、熱的な
ダメージを受ける。すなわち、半導体層３のうちでレー
ザビーム５ａの焦点近傍において、熱によって生じたボ
イドなどの影響によって、膨れを生じたような状態にな
る。
【００２３】その後、図２に示されているように、第１
回目のビームスキャンと同一の領域に対して、第２回目
のビームスキャンが行なわれる。この第２回目のスキャ
ンにおいて用いられるレーザビーム５ｂは第１回目のビ
ーム５ａと同じエネルギ密度を有していても、既に第１
回目のレーザビーム５ａの照射によって熱的ダメージを
受けていた領域へこの第２回目のレーザビーム５ｂを照
射することによって、既に熱的ダメージで脆弱化されて
いた領域が飛散させられ、溝６が形成され得る。
回目のビームスキャンと同一の領域に対して、第２回目
のビームスキャンが行なわれる。この第２回目のスキャ
ンにおいて用いられるレーザビーム５ｂは第１回目のビ
ーム５ａと同じエネルギ密度を有していても、既に第１
回目のレーザビーム５ａの照射によって熱的ダメージを
受けていた領域へこの第２回目のレーザビーム５ｂを照
射することによって、既に熱的ダメージで脆弱化されて
いた領域が飛散させられ、溝６が形成され得る。
【００２４】なお、好まれるならば、第１回目のスキャ
ンのレーザビーム５ａの焦点深さを浅くして、第２回目
のスキャンのレーザビーム５ｂの焦点深さを深くしても
よい。その場合には、第２のレーザビーム５ｂのエネル
ギ密度は、第１のレーザビーム５ａに比べて増大させら
れてもよい。なぜならば、第２のレーザビーム５ｂの焦
点位置は、第１のレーザビーム５ａに比べて透明電極層
２から遠くされているので、その透明電極層２に熱的ダ
メージを与える恐れが少ないからである。
ンのレーザビーム５ａの焦点深さを浅くして、第２回目
のスキャンのレーザビーム５ｂの焦点深さを深くしても
よい。その場合には、第２のレーザビーム５ｂのエネル
ギ密度は、第１のレーザビーム５ａに比べて増大させら
れてもよい。なぜならば、第２のレーザビーム５ｂの焦
点位置は、第１のレーザビーム５ａに比べて透明電極層
２から遠くされているので、その透明電極層２に熱的ダ
メージを与える恐れが少ないからである。
【００２５】また、本発明によるレーザスクライブ法
は、図１と図２において破線で示された第２電極層４と
しての裏面金属電極層に分割溝６を形成する場合にも、
より好ましく用いられ得るものである。より具体的に
は、裏面金属電極層４としては、一般に導電性が高くか
つ光反射性が高い銀などが用いられる。したがって、金
属電極層４に溝６を形成する場合、一般に、反射性の高
い金属電極層４自体にレーザビームの焦点を合わせるよ
りも光吸収性の高い半導体層３に焦点を合わせ、その半
導体層３の吸収熱によって半導体層３とともに金属電極
層４を部分的に飛散させることによって溝６が形成され
る。
は、図１と図２において破線で示された第２電極層４と
しての裏面金属電極層に分割溝６を形成する場合にも、
より好ましく用いられ得るものである。より具体的に
は、裏面金属電極層４としては、一般に導電性が高くか
つ光反射性が高い銀などが用いられる。したがって、金
属電極層４に溝６を形成する場合、一般に、反射性の高
い金属電極層４自体にレーザビームの焦点を合わせるよ
りも光吸収性の高い半導体層３に焦点を合わせ、その半
導体層３の吸収熱によって半導体層３とともに金属電極
層４を部分的に飛散させることによって溝６が形成され
る。
【００２６】この場合、１回のレーザビームのスキャン
によって半導体層３と金属電極層４の双方を部分的に飛
散させるためには、半導体層３のみを部分的に飛散させ
る場合に比べて大きなエネルギ密度を有するレーザビー
ムを用いる必要があることは言うまでもない。したがっ
て、そのように大きなエネルギ密度を有するレーザビー
ムの１回のスキャンによって厚い半導体層３と金属電極
層４の双方を部分的に飛散させる場合、透明電極層２に
ダメージを与える可能性がより高くなる。しかし、半導
体層３のみに溝６を形成するためのレーザスクライブ法
の場合と同様に、比較的低いエネルギ密度を有するレー
ザビームを用いて複数回スキャンすることによって、透
明電極層２にダメージを与えることなく金属電極層４に
溝６を形成することができる。
によって半導体層３と金属電極層４の双方を部分的に飛
散させるためには、半導体層３のみを部分的に飛散させ
る場合に比べて大きなエネルギ密度を有するレーザビー
ムを用いる必要があることは言うまでもない。したがっ
て、そのように大きなエネルギ密度を有するレーザビー
ムの１回のスキャンによって厚い半導体層３と金属電極
層４の双方を部分的に飛散させる場合、透明電極層２に
ダメージを与える可能性がより高くなる。しかし、半導
体層３のみに溝６を形成するためのレーザスクライブ法
の場合と同様に、比較的低いエネルギ密度を有するレー
ザビームを用いて複数回スキャンすることによって、透
明電極層２にダメージを与えることなく金属電極層４に
溝６を形成することができる。
【００２７】なお、上述の実施の形態では焦点深さを変
えたパルスレーザビームを複数回スキャンする場合につ
いても説明されたが、ただ１回のビームスキャンの間に
同一の照射領域において少なくとも２通りの異なる焦点
深さを有する複数のレーザパルスを照射することによっ
て溝６を形成してもよい。その場合には、たとえば焦点
距離の異なる複数のレンズを含む回転板をパルス周期に
同期して回転させてビーム経路内へそれらのレンズを挿
入することによって、パルスごとに異なる焦点深さを選
択することが可能である。
えたパルスレーザビームを複数回スキャンする場合につ
いても説明されたが、ただ１回のビームスキャンの間に
同一の照射領域において少なくとも２通りの異なる焦点
深さを有する複数のレーザパルスを照射することによっ
て溝６を形成してもよい。その場合には、たとえば焦点
距離の異なる複数のレンズを含む回転板をパルス周期に
同期して回転させてビーム経路内へそれらのレンズを挿
入することによって、パルスごとに異なる焦点深さを選
択することが可能である。
【００２８】また、以上の実施の形態ではレーザビーム
がガラス基板１を通して照射される場合について述べら
れたが、たとえば第１電極層２が金属電極層である場合
などにおいて、レーザビームがガラス基板１と反対側か
ら照射される場合にも本発明が適用され得ることは言う
までもない。
がガラス基板１を通して照射される場合について述べら
れたが、たとえば第１電極層２が金属電極層である場合
などにおいて、レーザビームがガラス基板１と反対側か
ら照射される場合にも本発明が適用され得ることは言う
までもない。
【００２９】
【実施例】以下において、模式的な断面図である図３と
図４を参照して、いくつかの参考例とともに本発明の実
施例が説明される。
図４を参照して、いくつかの参考例とともに本発明の実
施例が説明される。
【００３０】（参考例１）図３において、ガラス基板１
０１上に、透明電極層１０２が形成された。この透明電
極層１０２は、レーザスクライブによって形成された透
明電極層分割溝１０４によって複数の透明電極に分割さ
れた。すなわち、透明電極層分割溝１０４の各々は、図
３の紙面に直交する方向に延びており、分割された各透
明電極１０２は細長い短冊状の形状を有している。
０１上に、透明電極層１０２が形成された。この透明電
極層１０２は、レーザスクライブによって形成された透
明電極層分割溝１０４によって複数の透明電極に分割さ
れた。すなわち、透明電極層分割溝１０４の各々は、図
３の紙面に直交する方向に延びており、分割された各透
明電極１０２は細長い短冊状の形状を有している。
【００３１】透明電極層１０２上には、それを覆うよう
に、非晶質シリコン光電変換ユニット層１０５と多結晶
質シリコン光電変換ユニット層１０６が積層された。こ
れらの光電変換ユニット層１０５，１０６の各々は、透
明電極層１０２側から順に積層されたｐ型、ｉ型、およ
びｎ型のサブ層を含んでいる。
に、非晶質シリコン光電変換ユニット層１０５と多結晶
質シリコン光電変換ユニット層１０６が積層された。こ
れらの光電変換ユニット層１０５，１０６の各々は、透
明電極層１０２側から順に積層されたｐ型、ｉ型、およ
びｎ型のサブ層を含んでいる。
【００３２】この半導体層１０５，１０６を厚さ方向に
貫通する半導体層分割溝１０７が、パルスレーザビーム
１０３ａを用いたレーザスクライブ法によって形成され
た。この半導体層分割溝１０７も、透明電極層分割溝１
０４に平行、すなわち図３の紙面に直交する方向に延び
ている。
貫通する半導体層分割溝１０７が、パルスレーザビーム
１０３ａを用いたレーザスクライブ法によって形成され
た。この半導体層分割溝１０７も、透明電極層分割溝１
０４に平行、すなわち図３の紙面に直交する方向に延び
ている。
【００３３】このとき用いられたレーザビーム１０３ａ
は、６６３ｍＪ／ｃｍ2のエネルギ密度を有し、各半導
体層分割溝１０７は１回のビームスキャンによって形成
された。
は、６６３ｍＪ／ｃｍ2のエネルギ密度を有し、各半導
体層分割溝１０７は１回のビームスキャンによって形成
された。
【００３４】次に図４においては、半導体層分割溝１０
７を埋めながら半導体層１０５，１０６を覆うように、
裏面金属電極層１０８が形成された。そして、裏面電極
層分割溝１０９を形成するために、基板側から入射され
るパルスレーザビーム１０３ｂが用いられた。レーザビ
ーム１０３ｂは１９９０ｍＪ／ｃｍ2のエネルギ密度を
有し、半導体層分割溝１０７に平行な各金属電極溝１０
９は１回のビームスキャンによって形成された。
７を埋めながら半導体層１０５，１０６を覆うように、
裏面金属電極層１０８が形成された。そして、裏面電極
層分割溝１０９を形成するために、基板側から入射され
るパルスレーザビーム１０３ｂが用いられた。レーザビ
ーム１０３ｂは１９９０ｍＪ／ｃｍ2のエネルギ密度を
有し、半導体層分割溝１０７に平行な各金属電極溝１０
９は１回のビームスキャンによって形成された。
【００３５】このようにして、幅５ｍｍで長さ５０ｍｍ
の短冊状のタンデム型光電変換セルが、図４の左右の方
向に１０段の直列接続を形成するように集積された。こ
のタンデム型の集積型薄膜太陽電池において、入射光１
１０としてＡＭ１．５の光を１００ｍＷ／ｃｍ2の光量
で照射したときの出力特性は、開放端電圧が１３．８
Ｖ、短絡電流密度が１２．５ｍＡ／ｃｍ2、曲線因子が
７３．０％、そして変換効率が１２．６％であった。
の短冊状のタンデム型光電変換セルが、図４の左右の方
向に１０段の直列接続を形成するように集積された。こ
のタンデム型の集積型薄膜太陽電池において、入射光１
１０としてＡＭ１．５の光を１００ｍＷ／ｃｍ2の光量
で照射したときの出力特性は、開放端電圧が１３．８
Ｖ、短絡電流密度が１２．５ｍＡ／ｃｍ2、曲線因子が
７３．０％、そして変換効率が１２．６％であった。
【００３６】（参考例２）参考例１に類似して、１０段
の直列接続に集積されたタンデム型薄膜太陽電池の作成
が試みられた。この参考例２においては、図４における
レーザビーム１０３ｂが１６６０ｍＪ／ｃｍ2に弱めら
れていたことのみにおいて参考例１の場合と異なってい
る。このような参考２においては、レーザビーム１０３
ｂのエネルギ密度が不十分であったために、得られた薄
膜太陽電池が正常に機能し得なかった。
の直列接続に集積されたタンデム型薄膜太陽電池の作成
が試みられた。この参考例２においては、図４における
レーザビーム１０３ｂが１６６０ｍＪ／ｃｍ2に弱めら
れていたことのみにおいて参考例１の場合と異なってい
る。このような参考２においては、レーザビーム１０３
ｂのエネルギ密度が不十分であったために、得られた薄
膜太陽電池が正常に機能し得なかった。
【００３７】（実施例）参考例２に類似して、実施例と
しての集積型薄膜太陽電池がレーザスクライブ法を利用
して形成された。すなわち、この実施例においてはレー
ザビーム１０３ｂが１６６０ｍＪ／ｃｍ2のエネルギ密
度を有していたことにおいては参考例２と同様である
が、各金属電極層分割溝１０９は異なる焦点深さを有す
るレーザビームを用いた２回のスキャンによって形成さ
れたことのみにおいて参考例２と異なっている。
しての集積型薄膜太陽電池がレーザスクライブ法を利用
して形成された。すなわち、この実施例においてはレー
ザビーム１０３ｂが１６６０ｍＪ／ｃｍ2のエネルギ密
度を有していたことにおいては参考例２と同様である
が、各金属電極層分割溝１０９は異なる焦点深さを有す
るレーザビームを用いた２回のスキャンによって形成さ
れたことのみにおいて参考例２と異なっている。
【００３８】こうして得られた実施例の集積形薄膜太陽
電池において、参考例１の場合と同様の光照射条件での
出力特性は、開放端電圧が１３．９Ｖ、短絡電流密度が
１２．６ｍＡ／ｃｍ2、曲線因子が７４．４％、そして
変換効率が１３．０％であった。
電池において、参考例１の場合と同様の光照射条件での
出力特性は、開放端電圧が１３．９Ｖ、短絡電流密度が
１２．６ｍＡ／ｃｍ2、曲線因子が７４．４％、そして
変換効率が１３．０％であった。
【００３９】すなわち、実施例による集積型薄膜太陽電
池は、金属電極層１０９を形成するときに参考例１の場
合に比べて弱いエネルギ密度を有するレーザビームの焦
点深さを変えて、２回ビームスキャンすることによって
金属電極層分割溝１０９が形成されたので、透明電極層
１０２に対する熱的損傷が少なくて改善された光電変換
効率が得られたものと考えられる。
池は、金属電極層１０９を形成するときに参考例１の場
合に比べて弱いエネルギ密度を有するレーザビームの焦
点深さを変えて、２回ビームスキャンすることによって
金属電極層分割溝１０９が形成されたので、透明電極層
１０２に対する熱的損傷が少なくて改善された光電変換
効率が得られたものと考えられる。
【００４０】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、基板上
に順次積層された第１電極層、半導体層、および第２電
極層を含む薄膜太陽電池においてその半導体層が厚い多
結晶質光電変換ユニット層を含む場合であっても、その
集積化のための半導体層分割溝または第２電極層分割溝
を形成する際に第１電極層にダメージを与える恐れのな
いレーザスクライブ法を提供することができる。
に順次積層された第１電極層、半導体層、および第２電
極層を含む薄膜太陽電池においてその半導体層が厚い多
結晶質光電変換ユニット層を含む場合であっても、その
集積化のための半導体層分割溝または第２電極層分割溝
を形成する際に第１電極層にダメージを与える恐れのな
いレーザスクライブ法を提供することができる。
【図１】 本発明の実施の形態において用いられるレー
ザビーム照射の１つのステップの一例を示す模式的な断
面図である。
ザビーム照射の１つのステップの一例を示す模式的な断
面図である。
【図２】 本発明の実施の形態において用いられるレー
ザビーム照射のもう１つのステップの一例を示す模式的
な断面図である。
ザビーム照射のもう１つのステップの一例を示す模式的
な断面図である。
【図３】 本発明の実施例による集積型薄膜太陽電池の
１つの製造ステップを示す模式的な断面図である。
１つの製造ステップを示す模式的な断面図である。
【図４】 本発明の実施例による集積型薄膜太陽電池の
もう１つの製造ステップを示す模式的な断面図である。
もう１つの製造ステップを示す模式的な断面図である。
１ ガラス基板、２ 透明電極層、３ 多結晶質半導体
光電変換ユニット層を含む半導体層、４ 裏面金属電極
層、５ａ 浅い焦点深さを有するレーザビーム、５ｂ
深い焦点深さを有するレーザビーム、６ 分割溝、１０
１ ガラス基板、１０２ 透明電極層、１０３ａ，１０
３ｂ レーザビーム、１０４ 透明電極層分割溝、１０
５ 非晶質シリコン光電変換ユニット層、１０６ 多結
晶質シリコン光電変換ユニット層、１０７ 半導体層分
割溝、１０８ 裏面金属電極層、１０９ 金属電極層分
割溝、１１０ 照射光。
光電変換ユニット層を含む半導体層、４ 裏面金属電極
層、５ａ 浅い焦点深さを有するレーザビーム、５ｂ
深い焦点深さを有するレーザビーム、６ 分割溝、１０
１ ガラス基板、１０２ 透明電極層、１０３ａ，１０
３ｂ レーザビーム、１０４ 透明電極層分割溝、１０
５ 非晶質シリコン光電変換ユニット層、１０６ 多結
晶質シリコン光電変換ユニット層、１０７ 半導体層分
割溝、１０８ 裏面金属電極層、１０９ 金属電極層分
割溝、１１０ 照射光。
Claims (8)
- 【請求項１】 基板上で順に積層された第１電極層、少
なくとも１つの多結晶質半導体光電変換ユニット層、お
よび第２電極層が複数の光電変換セルを形成するように
実質的に直線状で互いに平行な複数の第１電極層分割
溝、半導体層分割溝、および第２電極層分割溝によって
分割されていて、かつそれらの複数のセルは前記半導体
層分割溝を介して互いに電気的に直列接続された集積型
薄膜太陽電池の製造のためのレーザスクライブ法であっ
て、 前記半導体層分割溝または前記第２電極層分割溝の少な
くとも一方の目的溝を形成するために、１回のレーザビ
ームのスキャンによってはその照射領域に前記目的溝を
形成し得ないエネルギ密度を有するパルスレーザが用い
られ、前記目的溝を形成するためには同一のレーザパル
ス照射領域が複数回のビームスキャンで照射されること
を特徴とするレーザスクライブ法。 - 【請求項２】 基板上で順に積層された第１電極層、少
なくとも１つの多結晶質半導体光電変換ユニット層、お
よび第２電極層が複数の光電変換セルを形成するように
実質的に直線状で互いに平行な複数の第１電極層分割
溝、半導体層分割溝、および第２電極層分割溝によって
分割されていて、かつそれらの複数のセルは前記半導体
層分割溝を介して互いに電気的に直列接続された集積型
薄膜太陽電池の製造のためのレーザスクライブ法であっ
て、 前記半導体層分割溝または前記第２電極層分割溝の少な
くとも一方の目的溝を形成するために、１回のレーザパ
ルスの照射によってはその照射領域に前記目的溝を形成
し得ないエネルギ密度を有するパルスレーザが用いら
れ、前記目的溝を形成するためには同一のレーザパルス
照射領域が複数回のレーザパルスによって照射され、 前記同一の照射領域における複数回のレーザパルスは少
なくとも２通りの異なる焦点深さを有するレーザパルス
を含むことを特徴とするレーザスクライブ法。 - 【請求項３】 前記同一の照射領域における複数回のレ
ーザパルスは、複数回のレーザビームのスキャンによっ
て与えられることを特徴とする請求項２に記載のレーザ
スクライブ法。 - 【請求項４】 前記同一の照射領域における複数回のレ
ーザパルスは１回のレーザビームのスキャンの間に与え
られ、前記異なる焦点深さを有するレーザパルスは異な
る焦点距離を有する複数のレンズをそのパルスの周期に
同期して選択し得るレンズ手段を介して得られることを
特徴とする請求項２に記載のレーザスクライブ法。 - 【請求項５】 前記レンズ手段は、前記複数のレンズを
含む回転板を前記レーザパルスの周期に同期して回転さ
せて、レーザビーム経路内へそれらのレンズを挿入する
ことによって前記異なる焦点距離を選択することを特徴
とする請求項４に記載のレーザスクライブ法。 - 【請求項６】 前記レーザパルスのエネルギ密度も、前
記焦点深さの変更に伴って変化させられることを特徴と
する請求項２から５のいずれかの項に記載のレーザスク
ライブ法。 - 【請求項７】 前記レーザパルスは、５００〜２０００
ｍＪ／ｃｍ2のエネルギ密度を有することを特徴とする
請求項１から６のいずれかの項に記載のレーザスクライ
ブ法。 - 【請求項８】 前記多結晶質半導体光電変換ユニット層
は、１μｍ以上の厚さを有することを特徴とする請求項
１から７のいずれかの項に記載のレーザスクライブ法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11188620A JP2001015786A (ja) | 1999-07-02 | 1999-07-02 | 集積型薄膜太陽電池の製造のためのレーザスクライブ法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11188620A JP2001015786A (ja) | 1999-07-02 | 1999-07-02 | 集積型薄膜太陽電池の製造のためのレーザスクライブ法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001015786A true JP2001015786A (ja) | 2001-01-19 |
Family
ID=16226879
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11188620A Pending JP2001015786A (ja) | 1999-07-02 | 1999-07-02 | 集積型薄膜太陽電池の製造のためのレーザスクライブ法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001015786A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002263868A (ja) * | 2001-03-05 | 2002-09-17 | Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd | 薄膜加工方法及び薄膜光電変換モジュール |
| JP2006140355A (ja) * | 2004-11-12 | 2006-06-01 | Hamamatsu Photonics Kk | レーザ加工方法及び半導体チップ |
| JP2011181826A (ja) * | 2010-03-03 | 2011-09-15 | Sharp Corp | 光電変換装置の製造方法 |
| WO2012014723A1 (ja) * | 2010-07-26 | 2012-02-02 | 浜松ホトニクス株式会社 | 光吸収基板の製造方法、及びそれを製造するための成形型の製造方法 |
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| JP2015032731A (ja) * | 2013-08-05 | 2015-02-16 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 化合物薄膜太陽電池の製造方法及び化合物薄膜太陽電池 |
| WO2015103893A1 (zh) * | 2014-01-10 | 2015-07-16 | 京东方科技集团股份有限公司 | 激光打孔方法及激光打孔系统 |
| JP2015191969A (ja) * | 2014-03-27 | 2015-11-02 | 株式会社カネカ | 結晶シリコン太陽電池およびその製造方法、太陽電池モジュールの製造方法、集光型太陽電池モジュールの製造方法 |
| CN112447883A (zh) * | 2019-08-29 | 2021-03-05 | 阿聚尔斯佩西太阳能有限责任公司 | 用于分离包括多个太阳能电池堆叠的半导体晶片的分离方法 |
-
1999
- 1999-07-02 JP JP11188620A patent/JP2001015786A/ja active Pending
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002263868A (ja) * | 2001-03-05 | 2002-09-17 | Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd | 薄膜加工方法及び薄膜光電変換モジュール |
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| WO2012014723A1 (ja) * | 2010-07-26 | 2012-02-02 | 浜松ホトニクス株式会社 | 光吸収基板の製造方法、及びそれを製造するための成形型の製造方法 |
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| JP2015032731A (ja) * | 2013-08-05 | 2015-02-16 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 化合物薄膜太陽電池の製造方法及び化合物薄膜太陽電池 |
| WO2015103893A1 (zh) * | 2014-01-10 | 2015-07-16 | 京东方科技集团股份有限公司 | 激光打孔方法及激光打孔系统 |
| US10221086B2 (en) | 2014-01-10 | 2019-03-05 | Boe Technology Group Co., Ltd. | Laser drilling method and laser drilling system |
| JP2015191969A (ja) * | 2014-03-27 | 2015-11-02 | 株式会社カネカ | 結晶シリコン太陽電池およびその製造方法、太陽電池モジュールの製造方法、集光型太陽電池モジュールの製造方法 |
| CN112447883A (zh) * | 2019-08-29 | 2021-03-05 | 阿聚尔斯佩西太阳能有限责任公司 | 用于分离包括多个太阳能电池堆叠的半导体晶片的分离方法 |
| CN112447883B (zh) * | 2019-08-29 | 2023-07-14 | 阿聚尔斯佩西太阳能有限责任公司 | 用于分离包括多个太阳能电池堆叠的半导体晶片的分离方法 |
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