JP2001102604A - 光電変換装置の製造工程管理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光電変換装置の製造工程の管理、検査結果の
管理を統一して行うことを可能とする、光電変換装置製
造工程の品質管理方法を提供することを目的とする。 【解決手段】 透光性基板の成膜される面とは反対側の
面の周縁領域または側面の、各層に対するレーザースク
ライブのためのレーザー光が照射されない領域に、製造
工程の管理のためのマークを付し、以後の各製造工程に
おいて、前記マークを読取り、読取られたマークを利用
して各製造工程の管理を行うことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光電変換装置の製
造工程管理方法に係り、特に、光電変換装置製造工程の
すべての工程において、工程管理を、簡易な方法で、迅
速に行うことを可能とする光電変換装置の製造工程管理
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】光電変換層として薄膜半導体層を用いる
太陽電池は、主として、ガラス基板上に透明電極層、半
導体層、および裏面電極層を順次積層し、これらの各成
膜ごとにスクライブして、複数の太陽電池セルを形成
し、これら太陽電池セルを集積化して太陽電池モジュー
ルとすることにより作製されている。

【０００３】このように、太陽電池モジュールの製造に
は、多数の成膜工程、スクライブ工程、洗浄工程等が存
在し、これらの工程をあらかじめ設定された条件の下で
行わなければならない。また、サイズや形状等、異なる
仕様の太陽電池モジュールを製造するには、各工程を様
々な異なる条件で行わなければならない。

【０００４】様々な仕様の多数の太陽電池モジュール
を、このように様々な条件の下で多数の工程に供して量
産するには、各工程を統一して管理することが必要であ
る。

【０００５】また、太陽電池モジュールは、製造後にＩ
Ｖ特性、絶縁抵抗特性、耐電圧特性等が測定され、検査
されるが、それらの検査結果と、個々の太陽電池モジュ
ールの製造工程とが統一して管理されなければならな
い。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、これまで、そ
のような太陽電池モジュールの製造工程の管理、検査結
果の管理を統一して行うシステムはなく、その開発が望
まれていた。

【０００７】本発明は、このような事情の下になされ、
光電変換装置の製造工程の管理、検査結果の管理を統一
して行うことを可能とする、光電変換装置製造工程の品
質管理方法を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記問題
点を解決するため、鋭意検討を重ねた結果、成膜、スク
ライブ工程前の基板の表面の所定の位置にマークを付
し、以後の工程においてこのマークを読取ることによ
り、以後の工程のすべての工程の管理を行うことが可能
であることを見出した。本発明は、かかる知見に基づく
ものである。

【０００９】即ち、本発明は、透光性基板の一方の面に
透明電極層、半導体層、および裏面電極層を順次成膜
し、これらを各成膜ごとに各層をレーザースクライブし
て複数の太陽電池セルを形成し、これら太陽電池セルを
集積化して太陽電池モジュールを形成し、これら各層の
透光性基板の周辺部をレーザースクライブして太陽電池
モジュールの発電領域と周縁領域とを電気的に分離し、
得られた光電変換装置を検査する光電変換装置の製造工
程において、前記透光性基板の他方の面の周縁領域また
は側面の、前記各層に対するレーザースクライブのため
のレーザー光が照射されない領域に、製造工程の管理の
ためのマークを付し、以後の各製造工程において、前記
マークを読取り、読取られたマークを利用して各製造工
程の管理を行うことを特徴とする光電変換装置の製造工
程管理方法を提供する。

【００１０】本発明の製造工程管理方法において、透光
性基板にマークが付される場所は、透光性基板の他方の
面の周縁から５ｍｍの幅の領域とすることが出来る。或
いは、マークは、透光性基板の表面に限らず、側面に付
すことも可能である。側面に付した場合には、複数の透
光性基板を重ねた場合にも、容易に読み取ることが可能
である。また、マークは、場合によっては透光性基板の
裏面に付すことも可能である。

【００１１】マークは、バーコードまたは二次元コード
とすることが出来る。バーコードが、水平方向（横方
向）にのみ情報を持つ一次元のコードであるのに対し、
二次元コードは、水平・垂直（横・縦）の両方向に情報
を持つコードである。従って、二次元コードは、バーコ
ードの数十倍〜数百倍のデータを表すことが可能であ
り、多数の仕様の太陽電池を大量に製造する上で、工程
管理のためのマークとして、本発明により好ましく用い
ることが出来る。

【００１２】二次元コードには、バーコードを多段に積
み重ねた形のスタック型と、マス目を塗りつぶしたよう
な形のマトリックス型とがあるが、これら以外にも、様
々な形のものが存在し、本発明においては、適宜選択す
ることが出来る。

【００１３】二次元コードは、膨大な記憶容量を有する
こと以外に、高密度印字が可能であること、エラー訂正
機能を有し、コードの一部に破損や汚れがあっても読取
り可能であること、および３６０度全方向の読取りが可
能であること、等の種々の特徴を有している。従って、
様々な環境の下で行われる太陽電池の製造工程の管理
に、特に適していると言える。

【００１４】なお、マークは、バーコードや二次元コー
ド以外にも、数字や文字またはその組合せであってもよ
い。例えば、基板Ｎｏ．を二次元コードと数字で表わす
ことが出来る。

【００１５】マークは、レーザーによる刻印または印刷
により付すことが出来る。印刷により付す場合には、ス
クライブ工程の後の洗剤を用いた洗浄工程においても除
去されず、ＣＶＤやアニーリング等の熱工程に耐える材
料を用いる必要がある。

【００１６】そのような材料としては、顔料系インク、
染料系インクの他に、アルミニウム、銀、クロムなどの
金属被膜が挙げられる。

【００１７】また、印刷の方法としては、インクジェッ
ト、レーザビームを用いた転写、熱転写などの方式を用
いることが出来る。

【００１８】マークの読みとり方式としては、レーザー
方式や、ＣＣＤラインセンサ方式を用いることが出来
る。

【００１９】以上のように構成される本発明の光電変換
装置の製造工程管理方法によると、成膜、スクライブ工
程前の透光性基板の表面の所定の位置に、単に微小のマ
ークを付すだけで、以後の工程においてこのマークを読
取ることにより、以後のすべての工程管理および品質管
理を行うことが可能である。

【００２０】従って、様々な仕様の光電変換装置の大量
生産において不可欠な、工程管理および品質管理を、高
価な設備を用いることなく、簡易な方法で、迅速に行う
ことが可能である。

【００２１】また、マークの有無により基板の表裏の判
別を容易に行うことが出来るという付随的な効果もあ
る。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図１を参照して説明する。図１は、本発明の１実施
形態に係る太陽電池モジュールの表面（太陽光の照射
側）を示す平面図である。図１において、太陽電池モジ
ュール１の表面の周縁領域２には、マーク、例えば二次
元コード３が付されている。太陽電池モジュール１の表
面、即ち、太陽光が照射される領域に二次元コード３を
付すこととしたのは、太陽電池モジュール１の裏面には
順次、半導体層、裏面金属層が成膜されるとともに、樹
脂がコーティングされて、二次元コード３の読みとりが
困難となるからである。

【００２３】周縁領域２は、裏面に形成された、通常複
数本（例えば４本、図１では２本）の分離溝５の外側の
領域であり、この分離溝５により、発電領域４と電気的
に分離されている。この周縁領域２は、通常、太陽電池
モジュール１の周端から５ｍｍの幅の領域である。

【００２４】このような、二次元コード３が付される周
縁領域２は、発電に寄与しない領域であり、従って発電
に影響を与えない領域であるとともに、以下に説明する
太陽電池モジュール１の製造工程において、レーザース
クライブによるレーザー光が照射されない領域である。

【００２５】そのようなレーザー光が照射されない領域
に付与することとしたのは、二次元コード３にレーザー
光が照射されると、二次元コード３が損傷し、読取りに
支障をきたし、工程管理に悪影響を与えてしまうからで
ある。また、二次元コード３がレーザー光を遮る結果と
なり、レーザースクライブにも悪影響を与えてしまうか
らでもある。

【００２６】なお、太陽電池モジュールの製造工程にお
いて、レーザースクライブが行われる工程としては、透
明電極層のスクライブ工程、半導体層のスクライブ工
程、裏面電極層のスクライブ工程、および発電部と周縁
部とを分離するためのスクライブ工程がある。スクライ
ブ工程の後には、洗剤を用いた洗浄工程が行われる場合
がある。

【００２７】二次元コード３が付されるガラス基板は、
二次元コード３はその後の工程の管理に用いられるので
あるから、製造工程に供される前のガラス基板、または
製造工程初期の段階のガラス基板、例えば透明電極層が
成膜されたガラス基板である。

【００２８】二次元コード３が付されたガラス基板は、
その後、種々の工程、例えば透明電極層の成膜およびス
クライブ工程、半導体層の成膜およびスクライブ工程、
裏面電極層の成膜およびスクライブ工程、発電部と周縁
部とを分離するためのスクライブ工程、封止工程、検査
工程等に供されるが、これらの各工程の幾つかまたはす
べてには、二次元コード読み取り装置が配置され、ガラ
ス基板に付された二次元コード３は、二次元コード読み
取り装置により読み取られ、それによって各工程の管理
が行われる。

【００２９】以下、図２を参照して、集積化薄膜太陽電
池の各製造工程について説明する。先ず、ガラス等の透
光性基板１の上に、酸化錫（ＳｎＯ_２）や酸化インジウ
ム錫（ＩＴＯ）あるいは酸化亜鉛（ＺｎＯ）等の透明導
電性を有する金属酸化物を成膜する。この場合、金属酸
化物が成膜される前のガラス基板１の表面の所定の場所
に、または金属酸化物が成膜されたガラス基板１の表面
の所定の場所に、二次元コード３が、所定の方法、例え
ば金属転写マーカにより付される。二次元コード３が付
された以後の工程では、この二次元コード３を所定の方
法で読み取ることにより、工程管理が行われる。二次元
コード３は、例えば基板番号を表わすものとすることが
出来る。

【００３０】なお、基板１に二次元コード３が印字され
るとともに、基板投入日時、基板ロットＮｏ．等のデー
タが、金属転写マーカに接続されたサーバに保存され
る。

【００３１】次いで、成膜された金属酸化膜をレーザス
クライブし、基板の一方向に延びた複数個の短冊状の第
１の電極層１２を、隣設し合う領域間の分離帯によって
隔てられた状態で、基板のほぼ全面にわたって形成す
る。

【００３２】続いて、この第１の電極層上に、ｐ型の水
素化非晶質炭化シリコン（以下ｐ型のａ−ＳｉＣ：Ｈと
記す）、ｉ型の水素化非晶質シリコン（以下ｉ型のａ−
Ｓｉ：Ｈと記す）、ｎ型の水素化非晶質シリコン（以下
ｎ型のａ−Ｓｉ：Ｈと記す）の３層を順次プラズマＣＶ
Ｄ法により堆積して半導体層を形成する。

【００３３】レーザスクライブによって半導体層の一部
を除去して接続用開口部を設ける。この段階において、
一つの半導体層領域１３は二つの第１の電極層にまたが
って形成された構造となる。このレーザスクライブの後
には二次元コードリーダが配置されており、この二次元
コードリーダにより、通過する基板に付された二次元コ
ードが読取られるとともに、処理系列に関する情報や処
理日時がサーバーに追加される。

【００３４】続いて、この複数の半導体層領域１３の上
に、アルミニウム（Ａｌ）や銀（Ａｇ）などの金属材料
からなる第２の電極層１４を形成する。

【００３５】そして、前記の接続用開口部に沿ってレー
ザスクライブによって、少なくとも第２の電極層の一部
を除去した分割溝を形成する。

【００３６】次いで、接続終端部近傍の取り出し電極部
における第２の電極層および半導体層を、レーザスクラ
イブによって除去する。また、その外側における第２の
電極層、半導体層、および第１の電極層をレーザスクラ
イブにより除去し、発電部と周縁部とを絶縁分離する、
複数の分離溝５を形成する。

【００３７】このレーザスクライブの後にも二次元コー
ドリーダが配置されており、この二次元コードリーダに
より、通過する基板に付された二次元コードが読取られ
るとともに、処理系列に関する情報や処理日時がサーバ
ーに追加される。

【００３８】続いて、第１の電極の取出し電極部上に、
超音波ハンダ等の接合材や導電性樹脂等の接着材によっ
てハンダメッキ銅箔等の導電体１５が取り付けられるこ
とで、第１の電極層１２と導電体１５との間の電気的接
続が取られて、これら導電体１５が取り出し電極とな
る。取り出し電極を設けた太陽電池としてはこの状態で
完成であるが、必要に応じてパシベーション樹脂等を塗
布したり、基板周囲に枠部材を取り付ける。

【００３９】最後に、このようにして得られた太陽電池
のＩＶ特性および絶縁抵抗の測定を行い、太陽電池が所
望の特性を有するかどうかを検査する。この検査工程に
おいて、基板に付された二次元コードが読取られ、これ
による基板の情報、各製造工程の情報とともに、測定値
の情報も記録され、工程管理および品質管理が統一して
行われる。

【００４０】即ち、測定値が所望の範囲から外れる場合
には、その製品の履歴を容易に知ることが出来るととも
に、その原因の究明を行うことが可能となる。

【００４１】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よると、透光性基板の表面の所定の位置に、単に微小の
マークを付すだけで、以後の工程においてこのマークを
読取ることにより、以後のすべての工程管理および品質
管理を行うことが可能である。従って、様々な仕様の光
電変換装置の大量生産において不可欠な、工程管理およ
び品質管理を、高価な設備を用いることなく、簡易な方
法で、迅速に行うことが可能である。また、マークの有
無により基板の表裏の判別を容易に行うことが出来ると
いう付随的な効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュール
の基板表面を示す平面図。

【図２】図１に示す太陽電池モジュールの断面図。

【符号の説明】

１…透光性基板 ２…周縁領域 ３…二次元コード ４…発電領域 ５…分離溝 １２…第１の電極層 １３…半導体層 １４…第２の電極層 １５…取り出し電極

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】透光性基板の一方の面に透明電極層、半導
   体層、および裏面電極層を順次成膜し、これらを各成膜
   ごとに各層をレーザースクライブして複数の光電変換セ
   ルを形成し、これら光電変換セルを集積化して光電変換
   モジュールを形成し、これら各層の透光性基板の周辺部
   をレーザースクライブして光電変換モジュールの発電領
   域と周縁領域とを電気的に分離し、得られた光電変換装
   置を検査する光電変換装置の製造工程において、 前記透光性基板の他方の面の周縁領域または側面の、前
   記各層に対するレーザースクライブのためのレーザー光
   が照射されない領域に、製造工程の管理のためのマーク
   を付し、以後の各製造工程において、前記マークを読取
   り、読取られたマークを利用して各製造工程の管理を行
   うことを特徴とする光電変換装置の製造工程管理方法。
2. 【請求項２】前記マークは、前記透光性基板の他方の面
   の周縁から５ｍｍの幅の領域に付されることを特徴とす
   る請求項１に記載の方法。
3. 【請求項３】前記マークは、バーコードまたは二次元コ
   ードであることを特徴とする請求項１または２に記載の
   方法。
4. 【請求項４】前記マークは、レーザーによる刻印によっ
   て付されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれ
   かの項に記載の方法。
5. 【請求項５】前記マークは、印刷によって付されること
   を特徴とする請求項１ないし３のいずれかの項に記載の
   方法。