JP2001135835A - 薄膜光電変換セルの欠陥修復方法、薄膜光電変換モジュールの製造方法、及び薄膜光電変換モジュールの欠陥修復装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】モジュール出力が十分に向上された薄膜光電変
換モジュールを製造することを可能とする薄膜光電変換
セルの欠陥修復方法、薄膜光電変換モジュールの製造方
法、及び薄膜光電変換モジュールの欠陥修復装置を提供
すること。 【解決手段】本発明の欠陥修復方法は、基板２上に第１
の電極層３、薄膜光電変換ユニット４、及び第２の電極
層５を順次積層した構造を有する薄膜光電変換セル１０
の欠陥修復方法であって、前記第１の電極層３と前記第
２の電極層５との間に第１の逆バイアス電圧を印加する
ことにより前記薄膜光電変換セル１０を流れる電流値を
複数箇所で測定し、前記第１の電極層３と前記第２の電
極層５との短絡部９の位置を前記電流値の違いに基づい
て特定する工程と、前記短絡部９の位置で前記第１の電
極層３と前記第２の電極層５との間に前記第１の逆バイ
アス電圧よりも高い第２の逆バイアス電圧を印加して前
記短絡部９を加熱し、それにより前記短絡部９を絶縁す
る工程とを含むことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、薄膜光電変換セル
の欠陥修復方法、薄膜光電変換モジュールの製造方法、
及び薄膜光電変換モジュールの欠陥修復装置に係り、特
には、透明前面電極層と金属裏面電極層との間の短絡を
絶縁する薄膜光電変換セルの欠陥修復方法、薄膜光電変
換モジュールの製造方法、及び薄膜光電変換モジュール
の欠陥修復装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】薄膜光電変換モジュールは、複数の薄膜
光電変換セルを基板上で集積化した構造を有している。
それぞれの薄膜光電変換セルは、例えば、透明基板上へ
の前面透明電極層、薄膜光電変換ユニット、及び金属裏
面電極層の成膜とパターニングとを順次行うことにより
形成される。

【０００３】ところで、薄膜光電変換ユニットの成膜、
特に大面積の薄膜光電変換ユニットの成膜においては、
ピンホールの発生を避けることはできない。このような
ピンホールは、その後の金属裏面電極層の成膜の際に金
属材料で埋め込まれるため、透明前面電極層と金属裏面
電極層との短絡を生じさせる。すなわち、通常、形成直
後の薄膜光電変換セルはそれぞれ短絡欠陥部部を有して
いることが多い。

【０００４】このような短絡部を放置した場合、当然の
如く、期待されるほどのモジュール出力を得ることはで
きない。そこで、薄膜光電変換モジュールの製造プロセ
スにおいては、一般に、薄膜光電変換セルを形成した後
に、上記短絡部を絶縁する欠陥修復工程が実施されてい
る。なお、ここでいう「絶縁する」とは、短絡部の抵抗
値を、要求される電気特性を得るのに充分な値にまで高
めることを言う。

【０００５】上述した欠陥を修復する方法としては、例
えば、逆バイアス処理が知られている。この逆バイアス
処理は、短絡部を有する薄膜光電変換セルに、その発電
方向と同方向に電圧を印加すること（薄膜光電変換セル
をダイオードとして考えた場合には逆方向に電圧を印加
すること）により行われる。このような逆バイアス電圧
を印加すると、ｐｉｎ接合等を有する薄膜光電変換セル
では、電流が短絡部に集中して、局所的な発熱を生ず
る。その結果、ピンホールを埋め込む金属が酸化或いは
溶融除去されて、ピンホールの位置で透明前面電極層と
金属裏面電極層とが絶縁される。

【０００６】この逆バイアス処理に際しては、従来、薄
膜光電変換セルの２つの電極層、現実的には隣り合う２
つのセルの金属裏面電極層に一対のプローブをそれぞれ
接触させていた。しかしながら、これらプローブの接触
位置は短絡部の位置に関係なく一定であったため、プロ
ーブの接触位置から離れた位置に短絡部がある場合に
は、電圧降下の影響により、短絡部に十分な電圧が印加
されず、短絡部を絶縁できないことがあった。また、そ
のような短絡部を絶縁するためにより大きな逆バイアス
電圧を印加した場合には、耐電圧を超える電圧がセルに
加わってセルが破壊される、過剰な発熱が生じてピンホ
ールが拡大される、或いは隣り合う薄膜光電変換セル間
で電極層のエッジ部が短絡されるという問題を生じてい
た。

【０００７】このような問題に対し、特開平１０−４２
０２号公報は、逆バイアス処理に、複数のプローブを有
する印加部材等を用いることを開示している。このよう
な印加部材を用いた場合、セルには比較的均一に逆バイ
アス電圧が印加され、電圧降下に基づく問題を回避する
ことができる。

【０００８】しかしながら、特開平１０−４２０２号公
報が開示する方法であっても、逆バイアス処理を施した
際に、正常部がダメージを受けることがある。そのた
め、従来の逆バイアス処理では、モジュール出力を向上
させる効果が不十分となることがあった。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
に鑑みてなされたものであり、モジュール出力が十分に
向上された薄膜光電変換モジュールを製造することを可
能とする薄膜光電変換セルの欠陥修復方法、薄膜光電変
換モジュールの製造方法、及び薄膜光電変換モジュール
の欠陥修復装置を提供することを目的とする。

【００１０】また、本発明は、正常部へのダメージを抑
制しつつ欠陥を修復することが可能な薄膜光電変換セル
の欠陥修復方法、薄膜光電変換モジュールの製造方法、
及び薄膜光電変換モジュールの欠陥修復装置を提供する
ことを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を
解決するに当り、まず、以下の事実に着目した。薄膜光
電変換セルに逆バイアス電圧を印加した場合に観測され
る電流値は、プローブの接触位置に応じて異なり、プロ
ーブを短絡部の位置で接触させた場合に最大となる。こ
れは、薄膜光電変換セルの電極は層状であるため、比較
的大きな電圧降下が生じることに起因している。

【００１２】本発明者は、上記事実に基づいて鋭意研究
を重ねた結果、印加する逆バイアス電圧を比較的低いレ
ベルに設定し、複数箇所で上記電流値を測定することに
より、セルにダメージを与えることなく短絡部の位置を
特定することができることを見出した。さらに、本発明
者は、短絡部の位置或いはその近傍にプローブを接触さ
せて逆バイアス処理を行えば、短絡部に対して十分な逆
バイアス電圧を印加することができるだけでなく、その
他の領域への過剰な電圧の印加が電圧降下により防止さ
れ得ることを見出した。

【００１３】すなわち、本発明によると、基板上に第１
の電極層、薄膜光電変換ユニット、及び第２の電極層を
順次積層した構造を有する薄膜光電変換セルの欠陥修復
方法であって、前記第１の電極層と前記第２の電極層と
の間に第１の逆バイアス電圧を印加することにより前記
薄膜光電変換セルを流れる電流値をその長手方向に沿っ
て複数箇所測定し、前記第１の電極層と前記第２の電極
層との短絡部の位置を前記電流値の違いに基づいて特定
する工程と、前記短絡部の位置で前記第１の電極層と前
記第２の電極層との間に前記第１の逆バイアス電圧より
も高い第２の逆バイアス電圧を印加して前記短絡部を加
熱し、それにより前記短絡部を絶縁する工程とを含むこ
とを特徴とする薄膜光電変換セルの欠陥修復方法が提供
される。

【００１４】また、本発明によると、基板上に第１の電
極層、薄膜光電変換ユニット、及び第２の電極層を順次
積層した構造をそれぞれ有し且つ相互に直列接続された
複数の薄膜光電変換セルを形成する工程と、前記複数の
薄膜光電変換セルの少なくとも１つにおいて、前記第１
の電極層と前記第２の電極層との間に第１の逆バイアス
電圧を印加することにより流れる電流値をその長手方向
に沿って複数箇所測定し、前記第１の電極層と前記第２
の電極層との短絡部の位置を前記電流値の違いに基づい
て特定する工程と、前記短絡部の位置で前記第１の電極
層と前記第２の電極層との間に前記第１の逆バイアス電
圧よりも高い第２の逆バイアス電圧を印加して前記短絡
部を加熱し、それにより前記短絡部を絶縁する工程とを
含むことを特徴とする薄膜光電変換モジュールの製造方
法が提供される。

【００１５】さらに、本発明によると、基板上に第１の
電極層、薄膜光電変換ユニット、及び第２の電極層を順
次積層した構造をそれぞれ有し且つ相互に直列接続され
た複数の薄膜光電変換セルを有する薄膜光電変換モジュ
ールの各薄膜光電変換セルに形成された短絡部を絶縁処
理する欠陥修復装置であって、：それぞれ相互に離間さ
れた一対の端子からなる複数の端子対を、該複数の端子
対のそれぞれにおいて前記一対の端子の一方が前記複数
の薄膜光電変換セルの隣り合う２つの一方と接触するよ
うに及び前記一対の端子の他方が前記複数の薄膜光電変
換セルの隣り合う２つの他方と接触するように配列して
なる端子対アレイと；前記端子対アレイを前記薄膜モジ
ュールの第２の電極層に対して相対的に接離移動させる
移動機構と；前記端子対アレイに接続され、前記複数の
端子対のいずれか１つを選択して該選択された端子対に
対して第１の電圧及び該第１の電圧よりも高い第２の電
圧のいずれか一方を印加する電力供給機構と；前記選択
された端子対を流れる電流値を測定する電流計測手段
と；前記電力供給機構と前記電流計測手段とに接続さ
れ、前記第１の電圧を印加した際に前記電流計測手段で
測定された前記電流値に関する情報を前記選択された端
子対に対応して記憶し、前記複数の端子対の中から前記
電流値が最大となるものを選択するのとともに、前記電
力供給機構の出力及びその供給先を制御する制御機構と
を具備することを特徴とする欠陥修復装置が提供され
る。

【００１６】本発明においては、通常、欠陥が十分に修
復されたことを確認する目的で、短絡部を絶縁する工程
の後に、短絡部の位置を特定する工程が再度行われる。
ここで欠陥が十分に修復されていないと判断された場
合、例えば、絶縁すべき別の短絡部が見出された場合に
は、短絡部を絶縁する工程が再度行われる。すなわち、
本発明において、１つのセルに複数の短絡部が存在する
場合、通常、短絡部の位置を特定する工程と短絡部を絶
縁する工程とが繰り返し行われる。

【００１７】本発明において、第１の逆バイアス電圧は
０．１Ｖ〜２Ｖであることが好ましい。この場合、短絡
部の位置を正確に特定することができ、しかも、その際
にセルに殆どダメージを与えることがない。

【００１８】また、本発明において、第２の逆バイアス
電圧は２Ｖ〜１０Ｖであることが好ましい。この場合、
短絡部を確実に絶縁することができるのとともに、正常
部へのダメージをより良好に抑制することができる。

【００１９】本発明の方法により、直列接続された複数
の薄膜光電変換セルの欠陥を修復する場合、セルへの逆
バイアス電圧の印加は、例えば、電源に接続された一対
の導電部を、隣り合うセルの金属裏面電極層にそれぞれ
接触させることにより行うことができる。隣り合う２つ
のセルの一方の透明前面電極層と他方の金属裏面電極層
とは電気的に接続されているため同電位である。したが
って、このような方法によると、上記一方のセルに逆バ
イアス電圧を印加することができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明について図面を参照
しながらより詳細に説明する。なお、各図において同様
の部材には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略
する。

【００２１】図１は、本発明の一実施形態に係る欠陥修
復工程を実施する前の薄膜光電変換モジュールを概略的
に示す断面図である。図１に示す薄膜光電変換モジュー
ル１は、透明基板２上に複数の薄膜光電変換セル１０-n
を集積した構造を有している。また、それぞれの薄膜光
電変換セル１０-nは、透明基板２上に、透明前面電極層
３、薄膜光電変換ユニット４、及び金属裏面電極層５を
順次積層した構造を有している。すなわち、このモジュ
ール１は、透明基板２側から入射する光を光電変換ユニ
ット４により光電変換するものである。

【００２２】図１に示すモジュール１は、例えば以下に
示す方法により製造することができる。まず、透明基板
２の一方の主面上に、透明前面電極層３を大面積の薄膜
として形成する。透明基板２は、ガラス板や透明樹脂フ
ィルム等により構成することができる。また、透明前面
電極層３は、ＩＴＯ膜、ＳｎＯ₂膜、或いはＺｎＯ膜の
ような透明導電性酸化物層等で構成することができる。
透明前面電極層３は単層構造でも多層構造であってもよ
い。透明前面電極層３は、蒸着法、ＣＶＤ法、或いはス
パッタリング法等それ自体既知の気相堆積法を用いて形
成することができる。

【００２３】透明前面電極層３の表面には、微細な凹凸
を含む表面テクスチャ構造を形成することが好ましい。
透明前面電極層３の表面にこのようなテクスチャ構造を
形成することにより、光電変換ユニット４への光の入射
効率を向上させることができる。表面テクスチャ構造を
形成する方法に特に制限はなく、公知の様々な方法を用
いることができる。

【００２４】次に、大面積の薄膜として形成した透明前
面電極層３にＹＡＧレーザ等を用いたレーザスクライブ
により溝部６を形成して、透明前面電極層３を各セル１
０-nに対応して分割する。なお、各セル１０-nは短冊状
の形状を有しており、その短軸方向に集積されている。

【００２５】次に、透明前面電極層３上に薄膜光電変換
ユニット４を形成する。薄膜光電変換ユニット４は、例
えば、透明前面電極層３上にｐ型非単結晶シリコン系半
導体層、非単結晶シリコン系薄膜光電変換層、及びｎ型
非単結晶シリコン系半導体層を順次積層した構造を有す
る。これらｐ型半導体層、光電変換層およびｎ型半導体
層はいずれもプラズマＣＶＤ法により形成することがで
きる。

【００２６】ｐ型シリコン系半導体層は、シリコンまた
はシリコンカーバイドやシリコンゲルマニウム等のシリ
コン合金に、ボロンやアルミニウム等のｐ導電型決定不
純物原子をドープすることにより形成されている。

【００２７】ｐ型半導体層上に形成される光電変換層
は、非単結晶シリコン系半導体材料で形成され、そのよ
うな材料には、真性半導体のシリコン（水素化シリコン
等）やシリコンカーバイド及びシリコンゲルマニウム等
のシリコン合金等が含まれる。また、光電変換機能を十
分に備えていれば、微量の導電型決定不純物を含む弱ｐ
型もしくは弱ｎ型のシリコン系半導体材料も用いられ得
る。

【００２８】光電変換層上に形成されるｎ型シリコン系
半導体層は、シリコンまたはシリコンカーバイドやシリ
コンゲルマニウム等のシリコン合金に、燐や窒素等のｎ
導電型決定不純物原子をドープすることにより形成され
ている。

【００２９】上述した薄膜光電変換ユニット４の形成に
伴い、透明前面電極層３に形成した溝部６は薄膜光電変
換ユニット４を構成する材料で埋め込まれる。なお、上
述した薄膜光電変換ユニット４には不可避的にピンホー
ル９が形成される。例えば、一般的なサイズのモジュー
ル１では、通常、各セル１０-nに少なくとも１つのピン
ホール９が形成される。

【００３０】以上のようにして薄膜光電変換ユニット４
を形成した後、ＹＡＧレーザ等を用いたレーザスクライ
ブにより光電変換ユニット４に溝部７を形成する。溝部
７は、あるセル１０-n（例えばセル１０-1）の透明前面
電極層３とそれに隣り合うセル１０-n（例えばセル１０
-2）の裏面金属電極層５とを電気的に接続するために設
けられる。

【００３１】次に、光電変換ユニット４上に金属裏面電
極層５を形成する。この金属裏面電極層５は電極として
の機能を有するだけでなく、透明基板２から光電変換ユ
ニット４に入射し裏面電極層５に到達した光を反射して
光電変換ユニット４内に再入射させる反射層としての機
能も有している。金属裏面電極層５は、銀やアルミニウ
ム等を用いて、蒸着法やスパッタリング法等により、例
えば２００ｎｍ〜４００ｎｍ程度の厚さに形成すること
ができる。また、金属裏面電極層５と光電変換ユニット
４との間には、例えば両者の間の接着性を向上させるた
めに、ＺｎＯのような非金属材料からなる透明導電性薄
膜（図示せず）を設けることができる。

【００３２】上述した金属裏面電極層５の形成に伴い、
光電変換ユニット４に形成した溝部７は金属材料で埋め
込まれ、溝部７の位置で金属裏面電極層５と透明前面電
極層３とが電気的に接続される。また、それとともに、
ピンホール９が金属材料で埋め込まれ、ピンホール９の
位置でも金属裏面電極層５と透明前面電極層３とが電気
的に接続される。

【００３３】次に、ＹＡＧレーザ等を用いたレーザスク
ライブにより金属裏面電極層５に溝部８を形成して、各
セル１０-n間で金属裏面電極層５を電気的に絶縁する。
さらに、ＹＡＧレーザ等を用いたレーザスクライブによ
り発電領域を確定し、セル１０-nが形成する列の両端部
に一対の電極バスバー（図示せず）を設けることによ
り、図１に示す構造を得る。

【００３４】上述した方法により得られたモジュール１
には、図１に示すように、単一のセル１０-n内において
ピンホール９の位置で透明前面電極層３と金属裏面電極
層とが短絡されている。このような短絡を放置した場
合、上記の通り、期待されるほどのモジュール出力を得
ることはできない。そこで、本実施形態に係る薄膜光電
変換モジュール１の製造プロセスにおいては、薄膜光電
変換セル１０-nを形成した後に、以下に説明する欠陥修
復工程が実施される。

【００３５】まず、欠陥修復工程を説明する前に、欠陥
の修復に用いる欠陥修復装置について説明する。

【００３６】図２は、本発明の一実施形態に係る薄膜光
電変換モジュール１の欠陥修復装置を概略的に示す斜視
図である。また、図３は、本発明の一実施形態に係る薄
膜光電変換モジュール１の欠陥修復装置を概略的に示す
図である。図２及び図３に示す欠陥修復装置２１は、端
子対アレイであるプローブ列と、第１の移動機構と、第
２の移動機構と、電源２５と、切替手段２６と、電流計
２７と、制御機構２８とを有している。なお、図２及び
図３において、第１の移動機構と第２の移動機構とは省
略されている。また、プローブ列は、フレーム２２-1，
２２-2に支持されたプローブ２３（ａ，ｂ，ｃ，・・
・）で構成されている。

【００３７】プローブ列は、フレーム２２-1に取り付け
られた第１のプローブ２３（ａ，ｂ，ｃ，・・・）と、
フレーム２２-2に取り付けられた第２のプローブ２３
（ａ，ｂ，ｃ，・・・）とで構成されている。これらプ
ローブ２３（ａ，ｂ，ｃ，・・・）は、フレーム２２-1
とフレーム２２-2との間で複数のプローブ対を形成して
おり、図２において、１つのプローブ対を構成する一対
のプローブ２３には同一の参照符号（ａ，ｂ，ｃ，・・
・）が付されている。

【００３８】プローブ２３は、フレーム２２-1，２２-2
のそれぞれにおいて、所定の間隙を隔てて一列に配列さ
れている。プローブ２３の間隔が狭いほど、短絡部９の
位置をより高い精度で特定すること及び短絡部９の絶縁
処理に伴う正常部のダメージをより良好に抑制すること
ができ、一般に１０ｃｍ以下であれば十分である。一
方、プローブ２３の間隔が過剰に狭い場合は、欠陥修復
工程に長時間を要することがある。したがって、プロー
ブ２３の間隔は２ｃｍ以上であることが好ましい。

【００３９】また、プローブ２３は、フレーム２２-1，
２２-2により相互に絶縁されており、各プローブ２３に
は配線２４-1，２４-2の一端が接続されている。配線２
４-1，２４-2の他端は、切替手段２６と接続されてお
り、所望のプローブ対に対して選択的に電力を供給する
ことが可能とされている。

【００４０】第１の移動機構は、図３の矢印３０に示す
ように、各プローブ２３をモジュール１の金属裏面電極
層５に対して相対的に接離移動させるものである。具体
的には、第１の移動機構は、後述する第２の移動機構に
より各プローブ２３とモジュール１とを平行移動させる
際にそれらを離間し、薄膜光電変換セル１０-nに逆バイ
アス電圧を印加する際に各プローブ２３を金属裏面電極
層５に接触させるものである。

【００４１】第１の移動機構は、フレーム２２-1，２２
-2を移動させるもの、モジュール１を移動させるもの、
及びそれら両方を移動させるもののいずれであってもよ
いが、通常はフレーム２２-1，２２-2を鉛直方向に移動
させる機構である。また、第１の移動機構は、パルスモ
ータ等を用いた一般的な構造を有し得る。

【００４２】一方、第２の移動機構は、図３の矢印３１
に示すように、フレーム２２-1，２２-2をモジュール１
の金属裏面電極層５に対して相対的に平行移動させるも
のである。第２の移動機構によると、例えば、あるセル
１０-n（例えばセル１０-1）の欠陥修復が終了した後、
まだ欠陥修復を行っていないセル１０-n（例えばセル１
０-2）を直ちにフレーム２２-1の直下に位置させるこ
と、すなわち欠陥修復を連続的に行うことが可能とな
る。

【００４３】第２の移動機構も第１の移動機構と同様
に、フレーム２２-1，２２-2を移動させるもの、モジュ
ール１を移動させるもの、及びそれら両方を移動させる
もののいずれであってもよい。通常、第２の移動機構
は、モジュール１を水平方向に移動させる機構である。
また、第２の移動機構も第１の移動機構と同様に、パル
スモータ等を用いた一般的な構造を有し得る。

【００４４】なお、図２及び図３に示す装置２１にはフ
レーム２２は２つのみ設けられているが、より多くのフ
レーム２２を設けてもよい。この場合、フレーム２２と
モジュール１との相対移動の回数を減らすことができ、
したがって、より短い時間で欠陥修復を行うことができ
る。また、図２及び図３においてフレーム２２-1，２２
-2は別体として描かれているが、一体化されていてもよ
い。

【００４５】各プローブ対に電力を供給する電源２５
は、出力電圧を少なくとも２値間で切替可能であること
が必要である。電源２５は制御手段２８と接続されてお
り、制御手段からの信号に応じて出力電圧を切り替え得
る。電源２５は、上記条件を満たしていれば、直流電源
でも交流電源でもよく、或いはパルス状の直流電圧を出
力するものであってもよい。

【００４６】切替手段２６は電源２５に接続されてお
り、配線２４-1，２４-2を介してプローブ対に電力を供
給するものである。また、切替手段２６は制御手段２８
と接続されており、プローブ列の中から特定のプローブ
対を電源２５からの電力の供給先として選択すること、
さらには、電源２５からの電力を供給するプローブ対を
順次切り替えることが可能である。

【００４７】切替手段２６と電源２５とを接続する配線
には電流計２７が設けられている。電流計２７は、プロ
ーブ対を隣り合う２つのセル１０-nの金属裏面電極層５
にそれぞれ接触させた際に、それらセル１０-nの一方を
流れる電流値を測定するものである。電流計２７は、上
記セル１０-nの一方を流れる電流値を測定可能であれ
ば、必ずしも切替手段２６と電源２５とを接続する配線
に設ける必要はない。また、電流計２７は制御手段２８
と接続されており、電流計２７による測定値は制御手段
２８へと送られる。

【００４８】制御手段２８は、上述したように、電源２
５と切替手段２６と電流計２７とに接続されている。制
御手段２８は、電源２５の出力電圧と切替手段２６によ
る電力供給先の切り替えとを制御し、電力供給先、電流
計２７からの測定値、及び必要に応じて出力電圧に関す
る情報を記憶する。また、制御手段２７は、特定のセル
１０-nについて得られた情報から、例えば最大電流値が
得られたプローブ対の位置を短絡部の位置と判断して、
そのプローブ対に選択的により大きな電圧が印加される
ように、電源２５と切替手段２６とを制御する。なお、
通常、切替手段２８は第１の移動機構の動作及び第２の
移動機構の動作も制御可能とされている。

【００４９】以上説明した欠陥修復装置によるモジュー
ル１の欠陥の修復は、例えば、以下に示す方法により行
われる。

【００５０】まず、モジュール１をそのセル１０-nが形
成された面がフレーム２１-1，２１-2と対向するように
及びフレーム２１-1，２１-2の長手方向とセル１０-nの
長手方向とが一致するように配置する。次に、第１の移
動機構を用いて、モジュール１の隣り合う２つのセル１
０-n、例えばセル１０-1，１０-2がフレーム２１-1，２
１-2の直下に位置するように位置合わせする。その後、
第２の移動機構を用いて、フレーム２１-1，２１-2を降
下させ、プローブ２３を隣り合うセル１０-1，１０-2の
金属裏面電極層５に接触させる。なお、ここでは、第１
及び第２の移動機構の動作は制御手段２８で制御するこ
ととする。

【００５１】次に、上述した第１及び第２の移動機構の
動作が完了した後、電源２５から切替手段２６に電力を
供給する。切替手段２６は、制御手段２８からの信号に
より、例えば、まず最初に電力の供給先としてプローブ
対２３ａを選択する。また、電源２５の出力電圧は、制
御手段２８により、セル１０-nに悪影響を与えることな
く後述する電流値の測定を精度良く行うことができる程
度に低いレベル、例えば０．１Ｖ〜２Ｖ程度に制御す
る。

【００５２】このような操作によりプローブ対２３ａに
電力を供給すると、プローブ対２３ａと接触する２つの
セル１０-nの一方において、透明前面電極層３と金属裏
面電極層５との間に電圧が印加される。例えば、図１に
示すようにセル１０-1の透明前面電極層３とセル１０-2
の裏面金属電極層５とは電気的に接続されているため、
セル１０-1の金属裏面電極層５に印加する電圧の極性を
正とし、セル１０-2の金属裏面電極層５に印加する電圧
の極性を負とすることにより、セル１０-1の透明前面電
極層３と裏面金属電極層５との間に図中下向きの電圧を
印加することができる。

【００５３】ここで、薄膜光電変換ユニット４は透明前
面電極層３側からｐ型半導体層、ｉ型半導体層、及びｎ
型半導体層を順次積層した構造であるので、セル１０-1
は図中上向きを順方向とするダイオードと考えることが
できる。したがって、上述したようにセル１０-1の透明
前面電極層３と裏面金属電極層５との間に図中下向きの
電圧を印加した場合、すなわち逆バイアス電圧を印加し
た場合には、電流は主に裏面金属電極層５から短絡部９
を介して透明前面電極層３へと流れる。

【００５４】セル１０-1を流れた電流値は電流計２７に
より観測し、プローブ対２３ａを選択した場合に得られ
たデータとして制御部２８に記憶させる。これにより、
セル１０-1に関するプローブ対２３ａを用いた測定を終
了する。

【００５５】次に、上記測定を他のプローブ対２３（２
３ｂ，２３ｃ，・・・）についても実施して、セル１０
-1に関する全てのデータを得る。

【００５６】上述したように、透明前面電極層３及び裏
面金属電極層５は薄膜状であるので、比較的高い電気抵
抗率を有している。そのため、電流計２７により観測さ
れる電流値は、電力の供給先として選択したプローブ対
２３と短絡部９との間の距離に応じて異なる。すなわ
ち、短絡部９から最も近いプローブ対２３で電流値が最
大となる。したがって、制御手段２８で、セル１０-1に
関して得られたデータを比較することにより、短絡部９
の位置を特定することができる。なお、観測される電流
の最大値が十分に小さい場合、例えば約１０ｍＡ以下で
ある場合は、セル１０-1において短絡部９は存在しない
ものと判断することができる。

【００５７】このようにして短絡部９の位置を特定した
後、制御手段２８により、切替手段２６において電力を
供給すべきプローブ対２３、すなわち短絡部９から最も
近いプローブ対２３を選択する。このとき、制御手段２
８により、電源２５からの出力電圧を、短絡部９を絶縁
するのに十分であり且つその他の領域へ印加される電圧
が電圧降下により十分に低いレベルとなる程度、例えば
２Ｖ〜１０Ｖ程度とすれば、正常部へのダメージを抑制
しつつ欠陥を修復することができる。

【００５８】通常、上記欠陥修復工程を終えた後、上記
短絡部９が絶縁されたこと及び別の短絡部が存在しない
ことを確認するために、再度、セル１０-1について短絡
部の位置を特定する工程を実施する。ここで短絡部９が
完全に絶縁されていない場合或いは新たな短絡部が見出
された場合は、上記短絡部絶縁工程を実施する。このよ
うに、短絡部の位置を特定する工程と短絡部を絶縁する
工程とを繰り返し行うことにより、セル１０-1の全ての
短絡部を絶縁する。

【００５９】上述した方法によりセル１０-1の欠陥を修
復した後、第２の移動機構を用いて、フレーム２１-1，
２１-2を上昇させ、プローブ２３をセル１０-1，１０-2
の金属裏面電極層５から離間させる。次に、第１の移動
機構を用いて、欠陥修復工程を施していないセル１０、
例えばセル１０-2がフレーム２１-1の直下に位置するよ
うに位置合わせする。さらに、第２の移動機構を用い
て、フレーム２１-1，２１-2を下降させ、プローブ２３
を金属裏面電極層５に接触させる。その後、セル１０-2
についても、上述した欠陥修復工程を実施する。

【００６０】以上の処理を全てのセル１０に対して実施
した後、通常、モジュール１の裏面側に封止樹脂層（図
示せず）を介して有機保護フィルム（図示せず）を設け
る。この封止樹脂層は、透明基板２上に形成された各薄
膜光電変換セル１０を封止するものであり、有機保護フ
ィルムをこれらセル１０に接着することが可能な樹脂が
用いられる。そのような樹脂としては、例えば、ＥＶＡ
（エチレン・ビニルアセテート共重合体）等を用いるこ
とができる。また、有機保護フィルムとしては、ポリフ
ッ化ビニルフィルム（例えば、テドラーフィルム（登録
商標名））等が用いられる。これら封止樹脂／有機保護
フィルムは、真空ラミネート法により薄膜光電変換モジ
ュール１の裏面側に同時に貼着することができる。

【００６１】以上説明したように、本実施形態による
と、比較的低いレベルの逆バイアス電圧を印加すること
により短絡部９の位置が特定され、さらにこの短絡部９
に対して選択的により高いレベルの逆バイアス電圧を印
加することにより短絡部９の絶縁が行われる。したがっ
て、本実施形態によると、正常部へのダメージを抑制し
つつ欠陥を修復すること、すなわち、モジュール出力が
十分に向上された薄膜光電変換モジュール１を製造する
ことが可能である。

【００６２】また、上述したように、本実施形態による
と、セル１０において複数箇所で電流値が測定される。
そのため、欠陥修復前の電流値データを蓄積して欠陥が
発生した位置の分布を調べること等により、前工程の問
題を容易に発見することができる。例えば、欠陥がラン
ダムに発生せずに常に一定の場所に偏って発生する場合
や、欠陥修復後の電流値データから特定の位置で常に高
い電流値が観測される場合等には、薄膜光電変換ユニッ
ト４が不均一な厚さに形成されていると判断することが
できる。

【００６３】

【実施例】以下に本発明の実施例について説明する。

【００６４】（実施例）以下に示す方法により、図１に
示す薄膜光電変換モジュール１を作製し、その後、図２
及び図３に示す欠陥修復装置２１を用いてモジュール１
の欠陥を修復した。

【００６５】まず、一方の主面にＳｎＯ₂膜３を有する
９１０ｍｍ×４５０ｍｍのガラス基板を準備した。次
に、ＹＡＧレーザを用いて基板１の長辺に平行にレーザ
スキャンすることにより、ＳｎＯ₂膜３をスクライブし
て複数の帯状パターンに分割した。

【００６６】その後、プラズマＣＶＤ法により、ＳｎＯ
₂膜３上に、厚さ１０ｎｍのｐ型水素含有非晶質シリコ
ンカーバイド層、厚さ３００ｎｍのｉ型水素含有非晶質
シリコン層、及び厚さ１０ｎｍのｎ型水素含有微結晶シ
リコン層を順次成膜した。なお、ｐ型水素含有非晶質シ
リコンカーバイド層は不純物としてボロンをドープさ
れ、ｉ型水素含有非晶質シリコン層はノンドープであ
り、ｎ型水素含有微結晶シリコン層は燐をドープされて
いる。以上のようにして、ｐ−ｉ−ｎ接合を有する薄膜
光電変換ユニット４を形成した。

【００６７】次に、ＹＡＧレーザを用いて基板１の長辺
に平行にレーザスキャンすることにより、この薄膜光電
変換ユニット４のスクライブを行い、薄膜光電変換ユニ
ット４を複数の帯状パターンに分割した。

【００６８】次に、薄膜光電変換ユニット４上に、スパ
ッタ法により、厚さ９０ｎｍのＺｎＯ膜（図示せず）及
び厚さ３００ｎｍのＡｇ膜５を順次成膜して裏面電極層
を形成した。この裏面電極層についても、同様に、ＹＡ
Ｇレーザを用いたレーザスクライブを行い、複数の帯状
パターンに分割した。

【００６９】続いて、ＹＡＧレーザを用いて基板２の短
辺に平行にレーザスクライブを行い、ＳｎＯ₂膜３、薄
膜光電変換ユニット４、及び裏面電極層をそれぞれ基板
２の長辺方向に分割した。その後、ＹＡＧレーザ等を用
いたレーザスクライブにより発電領域を確定した。以上
のようにして、それぞれ８９０ｍｍ×８．５ｍｍのサイ
ズを有し且つ基板２の短辺に平行な方向に直列接続され
た５０段の薄膜光電変換セル１０を形成した。

【００７０】さらに、セル１０が形成する直列アレイの
両端部に一対の電極バスバー（図示せず）を設けること
により、図１に示すモジュール１を得た。

【００７１】以上説明した方法で１０枚のモジュール１
を製造し、それぞれについて、光源としてキセノンラン
プを用いた放射照度１００ｍＷ／ｃｍ²、ＡＭ１．５の
ソーラーシュミレータにより出力特性を調べた。なお、
測定温度は２５℃とした。その結果、モジュール１の最
大出力は平均で３０Ｗであった。

【００７２】次に、これらモジュール１のそれぞれに対
し、図２及び図３に示す装置２１を用いて上述した欠陥
修復処理を施した。なお、フレーム２２-1，２２-2のそ
れぞれにおけるプローブ２３の間隔は５ｃｍとし、プロ
ーブ２３としては金属からなり直径１ｍｍ程度で先端が
曲面で構成されたものを用いた。また、短絡部９の位置
を特定する工程においては逆バイアス電圧として１Ｖの
矩形波を０．５秒間印加し、短絡部９を絶縁する工程に
おいては逆バイアス電圧として８Ｖの矩形波を０．５秒
間印加した。

【００７３】それぞれのセル１０について、観測される
電流値が全て１０ｍＡ以下となるまで欠陥修復工程を繰
り返し行い、全てのセル１０の欠陥修復工程を終了した
後に、上記条件下でモジュール１の出力特性を調べた。
その結果、モジュール１の最大出力の平均値は３５Ｗに
まで向上した。

【００７４】（比較例）上記実施例に示したのと同様の
方法により図１に示す薄膜光電変換モジュール１を１０
枚製造した。これらモジュール１について、上記実施例
１に示したのと同様の条件下で出力特性を調べたとこ
ろ、実施例１と同様の結果が得られた。

【００７５】次に、これらモジュール１について、従来
の欠陥修復処理を実施した。すなわち、短絡部９の位置
を特定する工程を実施せず、短絡部９を絶縁する工程に
おいて全てのプローブに等しい電圧を同時に印加したこ
と以外は上記実施例と同様にしてセル１０の欠陥を修復
した。なお、本比較例においては、短絡部９を絶縁する
際に、逆バイアス電圧として８Ｖの矩形波を０．５秒間
印加した。また、各セル１０につき欠陥修復工程は１回
のみ行った。

【００７６】全てのセル１０の欠陥修復工程を終了した
後に、上記条件下でモジュール１の出力特性を調べた。
その結果、モジュール１の最大出力の平均値は３３．５
Ｗまで向上したに過ぎず、上記実施例ほど出力を向上さ
せる効果は得られなかった。

【００７７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
比較的低いレベルの逆バイアス電圧を印加することによ
り短絡部の位置が特定され、短絡部の絶縁はより高いレ
ベルの逆バイアス電圧をこの短絡部の位置或いはその近
傍に印加することにより行われる。そのため、本発明に
よると、正常部へのダメージを抑制しつつ欠陥を修復す
ること、換言すると、モジュール出力が十分に向上され
た薄膜光電変換モジュールを製造することが可能であ
る。

【００７８】すなわち、本発明によると、モジュール出
力が十分に向上された薄膜光電変換モジュールを製造す
ることを可能とする薄膜光電変換セルの欠陥修復方法、
薄膜光電変換モジュールの製造方法、及び薄膜光電変換
モジュールの欠陥修復装置が提供される。また、本発明
によると、正常部へのダメージを抑制しつつ欠陥を修復
することが可能な薄膜光電変換セルの欠陥修復方法、薄
膜光電変換モジュールの製造方法、及び薄膜光電変換モ
ジュールの欠陥修復装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る欠陥修復工程を実施
する前の薄膜光電変換モジュールを概略的に示す断面
図。

【図２】本発明の一実施形態に係る薄膜光電変換モジュ
ールの欠陥修復装置を概略的に示す斜視図。

【図３】本発明の一実施形態に係る薄膜光電変換モジュ
ールの欠陥修復装置を概略的に示す図。

【符号の説明】

１…薄膜光電変換モジュール ２…透明基板 ３…透明前面電極層 ４…薄膜光電変換ユニット ５…裏面金属電極層 ６〜８…溝 ９…ピンホールまたは短絡部 １０…薄膜光電変換セル ２１…欠陥修復装置 ２２…フレーム ２３…プローブ ２４…配線 ２５…電源 ２６…切替手段 ２７…電流計 ２８…制御機構 ３０，３１…矢印

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上に第１の電極層、薄膜光電変換ユ
   ニット、及び第２の電極層を順次積層した構造を有する
   薄膜光電変換セルの欠陥修復方法であって、 前記第１の電極層と前記第２の電極層との間に第１の逆
   バイアス電圧を印加することにより前記薄膜光電変換セ
   ルを流れる電流値を複数箇所で測定し、前記第１の電極
   層と前記第２の電極層との短絡部の位置を前記電流値の
   違いに基づいて特定する工程と、 前記短絡部の位置で前記第１の電極層と前記第２の電極
   層との間に前記第１の逆バイアス電圧よりも高い第２の
   逆バイアス電圧を印加して前記短絡部を加熱し、それに
   より前記短絡部を絶縁する工程とを含むことを特徴とす
   る薄膜光電変換セルの欠陥修復方法。
2. 【請求項２】 前記短絡部を絶縁する工程の後に、前記
   短絡部の位置を特定する工程を再度行うことを特徴とす
   る請求項１に記載の欠陥修復方法。
3. 【請求項３】 前記短絡部の位置を特定する工程と前記
   短絡部を絶縁する工程とを繰り返し行うことを特徴とす
   る請求項１または２に記載の薄膜光電変換セルの欠陥修
   復方法。
4. 【請求項４】 前記第１の逆バイアス電圧は０．１Ｖ〜
   ２Ｖであり、前記第２の逆バイアス電圧は２Ｖ〜１０Ｖ
   であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１
   項に記載の薄膜光電変換セルの欠陥修復方法。
5. 【請求項５】 基板上に第１の電極層、薄膜光電変換ユ
   ニット、及び第２の電極層を順次積層した構造をそれぞ
   れ有し且つ相互に直列接続された複数の薄膜光電変換セ
   ルをそれぞれ短冊状に形成する工程と、 前記複数の薄膜光電変換セルの少なくとも１つにおい
   て、前記第１の電極層と前記第２の電極層との間に第１
   の逆バイアス電圧を印加することにより流れる電流値を
   その長手方向に沿った複数箇所で測定し、前記第１の電
   極層と前記第２の電極層との短絡部の位置を前記電流値
   の違いに基づいて特定する工程と、 前記短絡部の位置で前記第１の電極層と前記第２の電極
   層との間に前記第１の逆バイアス電圧よりも高い第２の
   逆バイアス電圧を印加して前記短絡部を加熱し、それに
   より前記短絡部を絶縁する工程とを含むことを特徴とす
   る薄膜光電変換モジュールの製造方法。
6. 【請求項６】 基板上に第１の電極層、薄膜光電変換ユ
   ニット、及び第２の電極層を順次積層した構造をそれぞ
   れ有し且つ相互に直列接続された複数の薄膜光電変換セ
   ルを有する薄膜光電変換モジュールの各薄膜光電変換セ
   ルに形成された短絡部を絶縁処理する欠陥修復装置であ
   って、 それぞれ相互に離間された一対の端子からなる複数の端
   子対を、該複数の端子対のそれぞれにおいて前記一対の
   端子の一方が前記複数の薄膜光電変換セルの隣り合う２
   つの一方と接触するように及び前記一対の端子の他方が
   前記複数の薄膜光電変換セルの隣り合う２つの他方と接
   触するように配列してなる端子対アレイと、 前記端子対アレイを前記薄膜モジュールの第２の電極層
   に対して相対的に接離移動させる移動機構と、 前記端子対アレイに接続され、前記複数の端子対のいず
   れか１つを選択して該選択された端子対に対して第１の
   電圧及び該第１の電圧よりも高い第２の電圧のいずれか
   一方を印加する電力供給機構と、 前記選択された端子対を流れる電流値を測定する電流計
   測手段と、 前記電力供給機構と前記電流計測手段とに接続され、前
   記第１の電圧を印加した際に前記電流計測手段で測定さ
   れた前記電流値に関する情報を前記選択された端子対に
   対応して記憶し、前記複数の端子対の中から前記電流値
   が最大となるものを選択するのとともに、前記電力供給
   機構の出力及びその供給先を制御する制御機構とを具備
   することを特徴とする欠陥修復装置。