JP2001320071A - 集積型薄膜太陽電池の製造方法およびパターニング装置 - Google Patents
集積型薄膜太陽電池の製造方法およびパターニング装置Info
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 特性が高い集積型薄膜太陽電池を歩留まりよ
く製造できる集積型薄膜太陽電池の製造方法およびパタ
ーニング装置を提供する。 【解決手段】 基板１０上に第１の電極膜１１を形成し
たのち第１の電極膜１１を短冊状に分割する第１の工程
と、第１の電極膜１１上に接合を含む薄膜１２を形成し
たのち薄膜１２を短冊状に分割する第２の工程と、薄膜
１２上および薄膜１２が除去されて露出している第１の
電極膜１１上に第２の電極膜１３を形成したのち第２の
電極膜１３を短冊状に分割する第３の工程とを含み、第
１の工程における第１の電極膜１１、第２の工程におけ
る薄膜１２、および第３の工程における第２の電極膜１
３から選ばれる少なくとも１つの膜が、気体をレーザス
ポットに吹き付けながら連続発振のレーザ光を膜に照射
することによって分割される。
く製造できる集積型薄膜太陽電池の製造方法およびパタ
ーニング装置を提供する。 【解決手段】 基板１０上に第１の電極膜１１を形成し
たのち第１の電極膜１１を短冊状に分割する第１の工程
と、第１の電極膜１１上に接合を含む薄膜１２を形成し
たのち薄膜１２を短冊状に分割する第２の工程と、薄膜
１２上および薄膜１２が除去されて露出している第１の
電極膜１１上に第２の電極膜１３を形成したのち第２の
電極膜１３を短冊状に分割する第３の工程とを含み、第
１の工程における第１の電極膜１１、第２の工程におけ
る薄膜１２、および第３の工程における第２の電極膜１
３から選ばれる少なくとも１つの膜が、気体をレーザス
ポットに吹き付けながら連続発振のレーザ光を膜に照射
することによって分割される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、集積型薄膜太陽電
池の製造方法およびパターニング装置に関する。
池の製造方法およびパターニング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、Ｉｂ族とIIIｂとVIｂ族元素
とからなる化合物半導体薄膜（カルコパライト構造半導
体薄膜）であるＣｕＩｎＳｅ2（ＣＩＳ）、これにＧａ
を固溶したＣｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ2（ＣＩＧＳ）、ま
たはＣｕＩｎＳ2を光吸収層に用いた薄膜太陽電池モジ
ュールの構造および製造方法について報告がなされてい
る（たとえば、１３ＴＨ ＥＵＲＯＰＥＡＮ ＰＨＯＴ
ＯＶＯＬＴＡＩＣ ＳＯＬＡＲ ＣＯＮＦＥＲＥＮＣＥ
１９９５ Ｐ．１４５１−１４５５）。このようなＣ
ＩＳ薄膜太陽電池においては、基板上に複数のユニット
セルを直列接続した集積型構造が一般である。
とからなる化合物半導体薄膜（カルコパライト構造半導
体薄膜）であるＣｕＩｎＳｅ2（ＣＩＳ）、これにＧａ
を固溶したＣｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ2（ＣＩＧＳ）、ま
たはＣｕＩｎＳ2を光吸収層に用いた薄膜太陽電池モジ
ュールの構造および製造方法について報告がなされてい
る（たとえば、１３ＴＨ ＥＵＲＯＰＥＡＮ ＰＨＯＴ
ＯＶＯＬＴＡＩＣ ＳＯＬＡＲ ＣＯＮＦＥＲＥＮＣＥ
１９９５ Ｐ．１４５１−１４５５）。このようなＣ
ＩＳ薄膜太陽電池においては、基板上に複数のユニット
セルを直列接続した集積型構造が一般である。
【０００３】従来の集積型薄膜太陽電池の製造方法につ
いて、図５を参照しながら一例を説明する。まず、図５
（ａ）に示すように、絶縁性基板１上に下部電極膜２と
なるＭｏ膜をスパッタリング法によって形成した後、連
続発振するレーザ光Ｌ１を照射することによって、上記
Ｍｏ膜等をストライプ状に除去して短冊状の下部電極膜
２を形成する。その後、図５（ｂ）に示すように、蒸着
法、スパッタリング法または化学浴析出法によって、ｐ
型ＣｕＩｎＳｅ2薄膜とｎ型ＣｄＳ膜との積層膜からな
る半導体膜３を形成する。その後、図５（ｃ）に示すよ
うに、連続発振するレーザ光Ｌ２を照射することによっ
て、上記半導体膜３をストライプ上に除去する。その
後、図５（ｄ）に示すように、上部電極膜４として透明
導電膜、たとえばＺｎＯ膜やＩＴＯ膜を形成する。そし
て、図５（ｅ）に示すように、メカニカルスクライブ法
によって上部電極膜４を短冊状に分割する。このように
して、集積型薄膜太陽電池が形成される。図５（ｅ）の
集積型薄膜太陽電池では、各ユニットセル５の上部電極
膜４が、隣接するユニットセル５の下部電極膜２と接続
することによって、各ユニットセル５が直列接続してい
る。
いて、図５を参照しながら一例を説明する。まず、図５
（ａ）に示すように、絶縁性基板１上に下部電極膜２と
なるＭｏ膜をスパッタリング法によって形成した後、連
続発振するレーザ光Ｌ１を照射することによって、上記
Ｍｏ膜等をストライプ状に除去して短冊状の下部電極膜
２を形成する。その後、図５（ｂ）に示すように、蒸着
法、スパッタリング法または化学浴析出法によって、ｐ
型ＣｕＩｎＳｅ2薄膜とｎ型ＣｄＳ膜との積層膜からな
る半導体膜３を形成する。その後、図５（ｃ）に示すよ
うに、連続発振するレーザ光Ｌ２を照射することによっ
て、上記半導体膜３をストライプ上に除去する。その
後、図５（ｄ）に示すように、上部電極膜４として透明
導電膜、たとえばＺｎＯ膜やＩＴＯ膜を形成する。そし
て、図５（ｅ）に示すように、メカニカルスクライブ法
によって上部電極膜４を短冊状に分割する。このように
して、集積型薄膜太陽電池が形成される。図５（ｅ）の
集積型薄膜太陽電池では、各ユニットセル５の上部電極
膜４が、隣接するユニットセル５の下部電極膜２と接続
することによって、各ユニットセル５が直列接続してい
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
製造方法では、レーザ光Ｌ１を下部電極膜に照射してパ
ターニングをする際に、以下のような問題があった。
製造方法では、レーザ光Ｌ１を下部電極膜に照射してパ
ターニングをする際に、以下のような問題があった。
【０００５】（１）レーザ光の照射によって発生する熱
によって、パターニング溝のエッジ近辺が酸化したりガ
ラス基板がダメージを受けたりすることがあり、半導体
膜形成の際に密着性が悪くなる場合ある。
によって、パターニング溝のエッジ近辺が酸化したりガ
ラス基板がダメージを受けたりすることがあり、半導体
膜形成の際に密着性が悪くなる場合ある。
【０００６】（２）金属膜（Ｍｏ膜）にレーザ光を照射
することによって金属が蒸発・溶融する時に、レーザ光
と金属との相互作用でプラズマが励起され、プラズマに
レーザ光の一部が吸収される場合がある。つまり、加工
エネルギーの損出になる場合ある。さらにこの場合、蒸
発せずに溶融した金属膜の一部がパターニング溝のエッ
ジ近辺で残留物となって残り、エッジが盛り上がる可能
性がある。エッジの盛り上がりは上部電極膜と直接接触
してリークの原因になりやすいという問題がある。
することによって金属が蒸発・溶融する時に、レーザ光
と金属との相互作用でプラズマが励起され、プラズマに
レーザ光の一部が吸収される場合がある。つまり、加工
エネルギーの損出になる場合ある。さらにこの場合、蒸
発せずに溶融した金属膜の一部がパターニング溝のエッ
ジ近辺で残留物となって残り、エッジが盛り上がる可能
性がある。エッジの盛り上がりは上部電極膜と直接接触
してリークの原因になりやすいという問題がある。
【０００７】さらに、従来の製造方法では、レーザ光Ｌ
２を半導体膜に照射してパターニングをする際に、以下
のような問題があった。
２を半導体膜に照射してパターニングをする際に、以下
のような問題があった。
【０００８】（１）レーザ光が照射されたときの熱によ
って、パターニング溝のエッジ近辺の半導体膜へダメー
ジを与える場合ある。
って、パターニング溝のエッジ近辺の半導体膜へダメー
ジを与える場合ある。
【０００９】（２）レーザ光を半導体膜に照射して蒸発
する時に、レーザ光と半導体膜との相互作用でプラズマ
が励起され、プラズマにレーザ光の一部が吸収される場
合がある。つまり、加工エネルギーの損失になる場合あ
る。
する時に、レーザ光と半導体膜との相互作用でプラズマ
が励起され、プラズマにレーザ光の一部が吸収される場
合がある。つまり、加工エネルギーの損失になる場合あ
る。
【００１０】上記問題は、太陽電池の特性低下や歩留ま
り低下に結びついていた。上記問題を解決するため、本
発明は、特性が高い集積型薄膜太陽電池を歩留まりよく
製造できる集積型薄膜太陽電池の製造方法、およびこれ
に用いることができるパターニング装置を提供すること
を目的とする。
り低下に結びついていた。上記問題を解決するため、本
発明は、特性が高い集積型薄膜太陽電池を歩留まりよく
製造できる集積型薄膜太陽電池の製造方法、およびこれ
に用いることができるパターニング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】上記目的を達成するた
め、本発明の集積型薄膜太陽電池の製造方法は、直列接
続された２以上の太陽電池ユニットセルを基板上に形成
する集積型薄膜太陽電池の製造方法であって、基板上に
第１の電極膜を形成したのち、第１の電極膜の一部をス
トライプ状に除去して第１の電極膜を短冊状に分割する
第１の工程と、第１の電極膜上に接合を含む薄膜を形成
したのち、薄膜の一部をストライプ状に除去して薄膜を
短冊状に分割する第２の工程と、薄膜上および薄膜が除
去されて露出している第１の電極膜上に第２の電極膜を
形成したのち、第２の電極膜の一部をストライプ状に除
去して第２の電極膜を短冊状に分割する第３の工程とを
含み、第１の工程における第１の電極膜、第２の工程に
おける薄膜、および第３の工程における第２の電極膜か
ら選ばれる少なくとも１つの膜が、気体をレーザスポッ
トに吹き付けながら連続発振のレーザ光を膜に照射する
ことによって分割されることを特徴とする。上記本発明
の製造方法によれば、特性が高い集積型薄膜太陽電池を
歩留まりよく製造できる。
め、本発明の集積型薄膜太陽電池の製造方法は、直列接
続された２以上の太陽電池ユニットセルを基板上に形成
する集積型薄膜太陽電池の製造方法であって、基板上に
第１の電極膜を形成したのち、第１の電極膜の一部をス
トライプ状に除去して第１の電極膜を短冊状に分割する
第１の工程と、第１の電極膜上に接合を含む薄膜を形成
したのち、薄膜の一部をストライプ状に除去して薄膜を
短冊状に分割する第２の工程と、薄膜上および薄膜が除
去されて露出している第１の電極膜上に第２の電極膜を
形成したのち、第２の電極膜の一部をストライプ状に除
去して第２の電極膜を短冊状に分割する第３の工程とを
含み、第１の工程における第１の電極膜、第２の工程に
おける薄膜、および第３の工程における第２の電極膜か
ら選ばれる少なくとも１つの膜が、気体をレーザスポッ
トに吹き付けながら連続発振のレーザ光を膜に照射する
ことによって分割されることを特徴とする。上記本発明
の製造方法によれば、特性が高い集積型薄膜太陽電池を
歩留まりよく製造できる。
【００１２】上記本発明の製造方法では、気体が、膜に
対して不活性な気体であってもよい。上記構成によれ
ば、膜と気体とが反応することを防止できる。この場
合、気体が、窒素、アルゴンおよびヘリウムから選ばれ
る少なくとも１つからなることが好ましい。
対して不活性な気体であってもよい。上記構成によれ
ば、膜と気体とが反応することを防止できる。この場
合、気体が、窒素、アルゴンおよびヘリウムから選ばれ
る少なくとも１つからなることが好ましい。
【００１３】上記本発明の製造方法では、気体が気体ノ
ズルから吹き付けられ、レーザ光の照射方向と気体ノズ
ルの方向とがなす角度が０゜以上９０゜以下であっても
よい。上記構成によれば、レーザ光が照射される膜を容
易に冷却できる。
ズルから吹き付けられ、レーザ光の照射方向と気体ノズ
ルの方向とがなす角度が０゜以上９０゜以下であっても
よい。上記構成によれば、レーザ光が照射される膜を容
易に冷却できる。
【００１４】上記本発明の製造方法では、薄膜が、Ｉ族
元素とIII族元素とVI族元素とを含む化合物半導体膜
と、II族元素とVI族元素とを含み化合物半導体膜に積層
された化合物膜とを含んでもよい。
元素とIII族元素とVI族元素とを含む化合物半導体膜
と、II族元素とVI族元素とを含み化合物半導体膜に積層
された化合物膜とを含んでもよい。
【００１５】上記本発明の製造方法では、第１の電極膜
がモリブデンを含む金属からなるものでもよい。
がモリブデンを含む金属からなるものでもよい。
【００１６】また、本発明のパターニング装置は、基板
上に形成された薄膜をパターニングするためのパターニ
ング装置であって、薄膜にレーザ光を照射するためのレ
ーザ光照射手段と、レーザ光のレーザスポットに気体を
吹き付けるための気体吹き付け手段とを備えることを特
徴とする。上記パターニング装置によれば、パターニン
グの際に、レーザ光が照射される薄膜を冷却できるた
め、薄膜やその下地層へのダメージを低減できる。ま
た、吹き付ける気体の角度や流量を制御することによっ
て、レーザ光の照射によって生じるプラズマを制御でき
る。
上に形成された薄膜をパターニングするためのパターニ
ング装置であって、薄膜にレーザ光を照射するためのレ
ーザ光照射手段と、レーザ光のレーザスポットに気体を
吹き付けるための気体吹き付け手段とを備えることを特
徴とする。上記パターニング装置によれば、パターニン
グの際に、レーザ光が照射される薄膜を冷却できるた
め、薄膜やその下地層へのダメージを低減できる。ま
た、吹き付ける気体の角度や流量を制御することによっ
て、レーザ光の照射によって生じるプラズマを制御でき
る。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら説明する。
て図面を参照しながら説明する。
【００１８】（実施形態１）実施形態１では、本発明の
集積型薄膜太陽電池の製造方法について一例を説明す
る。実施形態1の集積型薄膜太陽電池の製造方法につい
て、製造工程を図１に示す。
集積型薄膜太陽電池の製造方法について一例を説明す
る。実施形態1の集積型薄膜太陽電池の製造方法につい
て、製造工程を図１に示す。
【００１９】実施形態１の集積型薄膜太陽電池の製造方
法では、まず、図１（ａ）に示すように、基板１０上
に、第１の電極膜１１を形成したのち、第１の電極膜１
１の一部をストライプ状に除去して溝１１ａを形成し、
第１の電極膜１１を短冊状に分割する（第１の工程）。
第１の工程後の基板１０および第１の電極膜１１の平面
図を図２に示す。基板１０には、ガラス、ステンレスま
たはポリイミドなどからなる様々な基板を用いることが
できる。第１の電極膜１１には、Ｍｏを含む金属（膜厚
がたとえば、０．５μｍ〜２μｍ）からなる膜や、他の
金属膜、またはＩＴＯやＺｎＯなどの透明導電膜などを
用いることができる。なお、基板１０側から入射した光
によって発電する太陽電池を製造する場合には、基板１
０および第１の電極膜１１には、透光性の材料を用いる
必要がある。第１の電極膜１１は、スパッタリング法や
蒸着法によって形成できる。
法では、まず、図１（ａ）に示すように、基板１０上
に、第１の電極膜１１を形成したのち、第１の電極膜１
１の一部をストライプ状に除去して溝１１ａを形成し、
第１の電極膜１１を短冊状に分割する（第１の工程）。
第１の工程後の基板１０および第１の電極膜１１の平面
図を図２に示す。基板１０には、ガラス、ステンレスま
たはポリイミドなどからなる様々な基板を用いることが
できる。第１の電極膜１１には、Ｍｏを含む金属（膜厚
がたとえば、０．５μｍ〜２μｍ）からなる膜や、他の
金属膜、またはＩＴＯやＺｎＯなどの透明導電膜などを
用いることができる。なお、基板１０側から入射した光
によって発電する太陽電池を製造する場合には、基板１
０および第１の電極膜１１には、透光性の材料を用いる
必要がある。第１の電極膜１１は、スパッタリング法や
蒸着法によって形成できる。
【００２０】その後、図１（ｂ）に示すように、第１の
電極膜１１上に接合を含む薄膜１２を形成する（第２の
工程の一部）。薄膜１２は、ｐｎ接合やｐｉｎ接合を含
む。薄膜１２には、たとえば、I族元素とIII族元素とVI
族元素とを含む化合物半導体膜と、II族元素とVI族元素
とを含み上記化合物半導体膜に積層された化合物膜とを
含む薄膜を用いることができる。上記化合物半導体膜と
しては、たとえば、カルコパイライト構造のｐ形化合物
半導体膜であるＣｕＩｎＳｅ2膜（ＣＩＳ膜）や、これ
にＧａを固溶したＣｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ2（ＣＩＧＳ
膜）や、これらのＳｅの一部を硫黄に置き換えたものな
どが挙げられる。上記化合物膜としては、たとえば、ｎ
形の特性を示すＣｄＳ、ＺｎＯ、Ｚｎ（Ｏ，ＯＨ）、Ｚ
ｎ（Ｏ，ＯＨ，Ｓ）、ＺｎＯ：Ａｌなどからなる膜が挙
げられる。また、薄膜１２として、ａ−Ｓｉ（非晶質シ
リコン）、ａ−Ｓｉ：Ｈ（水素化非晶質シリコン）、ａ
−ＳｉＧｅ（非晶質シリコンゲルマニウム）などを用い
た半導体薄膜を用いてもよい。ＣＩＳ膜およびＣＩＧＳ
膜は、蒸着法やスパッタリング法などによって形成でき
る。上記化合物膜は、化学浴析出法やスパッタリング法
で形成できる。ａ−Ｓｉなどは、ＣＶＤ法などによって
形成できる。
電極膜１１上に接合を含む薄膜１２を形成する（第２の
工程の一部）。薄膜１２は、ｐｎ接合やｐｉｎ接合を含
む。薄膜１２には、たとえば、I族元素とIII族元素とVI
族元素とを含む化合物半導体膜と、II族元素とVI族元素
とを含み上記化合物半導体膜に積層された化合物膜とを
含む薄膜を用いることができる。上記化合物半導体膜と
しては、たとえば、カルコパイライト構造のｐ形化合物
半導体膜であるＣｕＩｎＳｅ2膜（ＣＩＳ膜）や、これ
にＧａを固溶したＣｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ2（ＣＩＧＳ
膜）や、これらのＳｅの一部を硫黄に置き換えたものな
どが挙げられる。上記化合物膜としては、たとえば、ｎ
形の特性を示すＣｄＳ、ＺｎＯ、Ｚｎ（Ｏ，ＯＨ）、Ｚ
ｎ（Ｏ，ＯＨ，Ｓ）、ＺｎＯ：Ａｌなどからなる膜が挙
げられる。また、薄膜１２として、ａ−Ｓｉ（非晶質シ
リコン）、ａ−Ｓｉ：Ｈ（水素化非晶質シリコン）、ａ
−ＳｉＧｅ（非晶質シリコンゲルマニウム）などを用い
た半導体薄膜を用いてもよい。ＣＩＳ膜およびＣＩＧＳ
膜は、蒸着法やスパッタリング法などによって形成でき
る。上記化合物膜は、化学浴析出法やスパッタリング法
で形成できる。ａ−Ｓｉなどは、ＣＶＤ法などによって
形成できる。
【００２１】その後、図１（ｃ）に示すように、薄膜１
２の一部をストライプ状に除去して溝１２ａを形成し、
薄膜１２を短冊状に分割する（第２の工程の一部）。溝
１２ａは、溝１２ａによって第１の電極膜１１の一部が
露出するような位置に形成され、たとえば、溝１１ａに
隣接するように形成される。
２の一部をストライプ状に除去して溝１２ａを形成し、
薄膜１２を短冊状に分割する（第２の工程の一部）。溝
１２ａは、溝１２ａによって第１の電極膜１１の一部が
露出するような位置に形成され、たとえば、溝１１ａに
隣接するように形成される。
【００２２】その後、図１（ｄ）に示すように、薄膜１
２上に第２の電極膜１３を形成する（第３の工程の一
部）。第２の電極膜１３は、溝１２ａの部分にも形成さ
れ、この溝１２ａの部分を通じて第１の電極膜１１と電
気的に接続する。第２の電極膜１３には、第１の電極膜
１１と同様のものを用いることができ、第１の電極膜１
１と同様の方法で形成できる。なお、第２の電極膜１３
側から入射した光によって発電する太陽電池を製造する
場合には、第２の電極膜１３は、透光性の材料で形成す
る必要がある。
２上に第２の電極膜１３を形成する（第３の工程の一
部）。第２の電極膜１３は、溝１２ａの部分にも形成さ
れ、この溝１２ａの部分を通じて第１の電極膜１１と電
気的に接続する。第２の電極膜１３には、第１の電極膜
１１と同様のものを用いることができ、第１の電極膜１
１と同様の方法で形成できる。なお、第２の電極膜１３
側から入射した光によって発電する太陽電池を製造する
場合には、第２の電極膜１３は、透光性の材料で形成す
る必要がある。
【００２３】その後、図１（ｅ）に示すように、第２の
電極膜１３の一部をストライプ状に除去して溝１３ａを
形成し、第２の電極膜１３を短冊状に分割する（第３の
工程の一部）。溝１３ａは、溝１２ａに隣接するように
形成される。なお、このとき第２の電極膜１３の一部と
ともに、半導体膜１２の一部もストライプ状に除去して
もよい。このようにして、直列接続された２以上の太陽
電池ユニットセル１４が基板１０上に形成された集積型
薄膜太陽電池を形成できる。各太陽電池ユニットセル１
４の第２の電極膜１３は、隣接する太陽電池ユニットセ
ル１４の第１の電極膜１１と接続されており、これによ
って隣接する太陽電池ユニットセル１４が直列接続され
ている。
電極膜１３の一部をストライプ状に除去して溝１３ａを
形成し、第２の電極膜１３を短冊状に分割する（第３の
工程の一部）。溝１３ａは、溝１２ａに隣接するように
形成される。なお、このとき第２の電極膜１３の一部と
ともに、半導体膜１２の一部もストライプ状に除去して
もよい。このようにして、直列接続された２以上の太陽
電池ユニットセル１４が基板１０上に形成された集積型
薄膜太陽電池を形成できる。各太陽電池ユニットセル１
４の第２の電極膜１３は、隣接する太陽電池ユニットセ
ル１４の第１の電極膜１１と接続されており、これによ
って隣接する太陽電池ユニットセル１４が直列接続され
ている。
【００２４】そして、本発明の集積形薄膜太陽電池の製
造方法では、上記第１の工程における第１の電極膜１
１、第２の工程における薄膜１２、および第３の工程に
おける第２の電極膜１３から選ばれる少なくとも１つの
膜が、気体をレーザスポットに吹き付けながら連続発振
のレーザ光を照射することによって分割されることを特
徴とする。すなわち、溝１１ａ、溝１２ａおよび溝１３
ａから選ばれる少なくとも１つの溝は、気体をレーザス
ポットに吹き付けながら連続発振のレーザ光を照射する
方法（以下、気体吹き付け法という場合がある）によっ
て形成される。なお、気体吹き付け法で形成しない溝に
ついては、通常のレーザパターニングやメカニカルスク
ライブ法によって形成できる。たとえば、第１の電極膜
１１にＭｏ膜を用い、薄膜１２に第1の電極膜１１上に
順次積層されたＣＩＧＳ膜とＺｎＯ膜とを含む薄膜１２
を用い、第２の電極膜１３にＺｎＯ膜を用いた場合に
は、第１の電極膜１１と薄膜１２とをレーザパターニン
グによって分割し、第２の電極膜１３をメカニカルスク
ライブ法によって分割することができる。この場合、Ｃ
ＩＧＳ膜が軟らかいため、第２の電極膜１３をパターニ
ングする際に、ＣＩＧＳ膜もともにパターニングされ
る。
造方法では、上記第１の工程における第１の電極膜１
１、第２の工程における薄膜１２、および第３の工程に
おける第２の電極膜１３から選ばれる少なくとも１つの
膜が、気体をレーザスポットに吹き付けながら連続発振
のレーザ光を照射することによって分割されることを特
徴とする。すなわち、溝１１ａ、溝１２ａおよび溝１３
ａから選ばれる少なくとも１つの溝は、気体をレーザス
ポットに吹き付けながら連続発振のレーザ光を照射する
方法（以下、気体吹き付け法という場合がある）によっ
て形成される。なお、気体吹き付け法で形成しない溝に
ついては、通常のレーザパターニングやメカニカルスク
ライブ法によって形成できる。たとえば、第１の電極膜
１１にＭｏ膜を用い、薄膜１２に第1の電極膜１１上に
順次積層されたＣＩＧＳ膜とＺｎＯ膜とを含む薄膜１２
を用い、第２の電極膜１３にＺｎＯ膜を用いた場合に
は、第１の電極膜１１と薄膜１２とをレーザパターニン
グによって分割し、第２の電極膜１３をメカニカルスク
ライブ法によって分割することができる。この場合、Ｃ
ＩＧＳ膜が軟らかいため、第２の電極膜１３をパターニ
ングする際に、ＣＩＧＳ膜もともにパターニングされ
る。
【００２５】以下、気体吹き付け法について詳述する。
【００２６】気体吹き付け法を用いて膜の一部を除去す
る場合の加工点の様子について、図３（ａ）に一例を、
図３（ｂ）に他の一例を模式的に示す。
る場合の加工点の様子について、図３（ａ）に一例を、
図３（ｂ）に他の一例を模式的に示す。
【００２７】図３（ａ）に示すように、気体吹き付け法
では、レーザスポットＡ（加工点）に気体（ガス）３１
（図３中、矢印で示す）を吹き付けながら連続発振のレ
ーザ光３２を膜３３に照射する。膜３３は、第１の電極
膜１１、薄膜１２または第２の電極膜１３である。気体
３１は、気体ノズル３４から吹き付けられる。このと
き、気体３１は、膜３３に対して不活性（化学的に反応
しない）な気体であることが好ましい。このような不活
性な気体としては、たとえば、窒素、アルゴンおよびヘ
リウムから選ばれる少なくとも１つからなる気体が挙げ
られる。
では、レーザスポットＡ（加工点）に気体（ガス）３１
（図３中、矢印で示す）を吹き付けながら連続発振のレ
ーザ光３２を膜３３に照射する。膜３３は、第１の電極
膜１１、薄膜１２または第２の電極膜１３である。気体
３１は、気体ノズル３４から吹き付けられる。このと
き、気体３１は、膜３３に対して不活性（化学的に反応
しない）な気体であることが好ましい。このような不活
性な気体としては、たとえば、窒素、アルゴンおよびヘ
リウムから選ばれる少なくとも１つからなる気体が挙げ
られる。
【００２８】レーザ光３２の照射方向３２ａと気体ノズ
ル３４の方向３４ａ（気体３１が吹き出す方向）とがな
す角度は、０゜以上９０゜以下であることが好ましい。
図３（ａ）には、気体ノズル３４中をレーザ光３２が通
過し、照射方向３２ａと方向３４ａとがなす角度が０゜
の場合（照射方向３２ａと方向３４ａとが平行の場合）
を示している。図３（ａ）では、レーザ光３２を覆うよ
うにサイドカバーが取り付けられ、サイドカバーの上部
から気体３１を導き、レーザ光３２と同軸に気体３１を
レーザスポットＡ（加工点）に吹き付ける。この方法で
は、加工と同時にレーザスポットＡの周辺部を冷却する
ため、レーザ光によって発生する熱による悪影響を低減
できる。
ル３４の方向３４ａ（気体３１が吹き出す方向）とがな
す角度は、０゜以上９０゜以下であることが好ましい。
図３（ａ）には、気体ノズル３４中をレーザ光３２が通
過し、照射方向３２ａと方向３４ａとがなす角度が０゜
の場合（照射方向３２ａと方向３４ａとが平行の場合）
を示している。図３（ａ）では、レーザ光３２を覆うよ
うにサイドカバーが取り付けられ、サイドカバーの上部
から気体３１を導き、レーザ光３２と同軸に気体３１を
レーザスポットＡ（加工点）に吹き付ける。この方法で
は、加工と同時にレーザスポットＡの周辺部を冷却する
ため、レーザ光によって発生する熱による悪影響を低減
できる。
【００２９】図３（ｂ）は、レーザスポットＡに対して
サイドから気体３１を吹き付ける場合、すなわち、レー
ザ光３２の照射方向３２ａと気体ノズル３４の方向３４
ａとがなす角度が０゜よりも大きく９０゜よりも小さい
場合を示している。この場合、サイドから気体３１を吹
き付けるため、加工点で発生するプラズマの冷却が可能
になり、プラズマによるレーザ光の吸収を抑制できる。
具体的には、気体３１の流量や方向を変化させることに
よって、プラズマを冷却したりプラズマの位置を制御し
たりできる。また、図３（ｂ）の方法でも図３（ａ）の
方法と同様に、熱による悪影響を低減できる。
サイドから気体３１を吹き付ける場合、すなわち、レー
ザ光３２の照射方向３２ａと気体ノズル３４の方向３４
ａとがなす角度が０゜よりも大きく９０゜よりも小さい
場合を示している。この場合、サイドから気体３１を吹
き付けるため、加工点で発生するプラズマの冷却が可能
になり、プラズマによるレーザ光の吸収を抑制できる。
具体的には、気体３１の流量や方向を変化させることに
よって、プラズマを冷却したりプラズマの位置を制御し
たりできる。また、図３（ｂ）の方法でも図３（ａ）の
方法と同様に、熱による悪影響を低減できる。
【００３０】以上のように、実施形態１の集積型薄膜太
陽電池の製造方法によれば、レーザパターニングの際
に、レーザ光照射の熱によって生じる悪影響を抑制でき
るため、特性が高い集積型薄膜太陽電池を歩留まりよく
製造できる。
陽電池の製造方法によれば、レーザパターニングの際
に、レーザ光照射の熱によって生じる悪影響を抑制でき
るため、特性が高い集積型薄膜太陽電池を歩留まりよく
製造できる。
【００３１】（実施形態２）実施形態２では、本発明の
パターニング装置について説明する。
パターニング装置について説明する。
【００３２】実施形態２のパターニング装置４０につい
て、構成を図４に模式的に示す。図４を参照して、パタ
ーニング装置４０は、レーザ発振器４１と、ビームエキ
スパンダ４２と、反射鏡４３と、集光レンズ４４と、Ｘ
Ｙステージ４５と、気体ノズル４６とを備える。
て、構成を図４に模式的に示す。図４を参照して、パタ
ーニング装置４０は、レーザ発振器４１と、ビームエキ
スパンダ４２と、反射鏡４３と、集光レンズ４４と、Ｘ
Ｙステージ４５と、気体ノズル４６とを備える。
【００３３】レーザ発振器４１は、たとえば、ＹＡＧレ
ーザまたはＹＡＧレーザの高調波である。ＸＹステージ
４５は、ＸＹステージ４５に載置された基板をレーザの
光軸に対して垂直な方向（ＸＹ方向）に移動させるため
のステージである。レーザ発振器を出射したレーザ光
は、ビームエキスパンダ４２によって拡大されたのち、
反射鏡４３によって反射され、さらにコリメータレンズ
や対物レンズなどの集光レンズ４４によって集光されて
ＸＹステージ４５上の膜に照射される。レーザ発振器４
１と他の光学素子とは、レーザ光照射手段として機能す
る。なお、レーザ光照射手段が高調波発生手段などを備
えてもよいことはいうまでもない。
ーザまたはＹＡＧレーザの高調波である。ＸＹステージ
４５は、ＸＹステージ４５に載置された基板をレーザの
光軸に対して垂直な方向（ＸＹ方向）に移動させるため
のステージである。レーザ発振器を出射したレーザ光
は、ビームエキスパンダ４２によって拡大されたのち、
反射鏡４３によって反射され、さらにコリメータレンズ
や対物レンズなどの集光レンズ４４によって集光されて
ＸＹステージ４５上の膜に照射される。レーザ発振器４
１と他の光学素子とは、レーザ光照射手段として機能す
る。なお、レーザ光照射手段が高調波発生手段などを備
えてもよいことはいうまでもない。
【００３４】気体ノズル４６は、気体をレーザスポット
（図３参照）に吹き付けるためのノズルであり、図３に
示した形状のものを用いることができる。気体ノズル４
６には、気体供給手段（図示せず）が連結され気体が供
給される。具体的には、気体供給手段として、マスフロ
ーコントローラが連結されたガスボンベなどを用いるこ
とができる。気体ノズル４６と気体供給手段は、気体吹
き付け手段として機能する。
（図３参照）に吹き付けるためのノズルであり、図３に
示した形状のものを用いることができる。気体ノズル４
６には、気体供給手段（図示せず）が連結され気体が供
給される。具体的には、気体供給手段として、マスフロ
ーコントローラが連結されたガスボンベなどを用いるこ
とができる。気体ノズル４６と気体供給手段は、気体吹
き付け手段として機能する。
【００３５】上記パターニング装置４０は、図３で説明
した方法によって、膜をパターニングできる。上記パタ
ーニング装置４０によれば、レーザ光の照射によって膜
に熱ダメージが発生することを抑制できる。また、パタ
ーニング装置４０によれば、膜の蒸発によって発生する
プラズマを制御できるため、効率よく正確なパターニン
グができる。
した方法によって、膜をパターニングできる。上記パタ
ーニング装置４０によれば、レーザ光の照射によって膜
に熱ダメージが発生することを抑制できる。また、パタ
ーニング装置４０によれば、膜の蒸発によって発生する
プラズマを制御できるため、効率よく正確なパターニン
グができる。
【００３６】以上、本発明の実施の形態について例を挙
げて説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定され
ず本発明の技術的思想に基づき他の実施形態に適用する
ことができる。
げて説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定され
ず本発明の技術的思想に基づき他の実施形態に適用する
ことができる。
【００３７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の集積型薄
膜太陽電池の製造方法によれば、特性が高い集積型薄膜
太陽電池を歩留まりよく製造できる。
膜太陽電池の製造方法によれば、特性が高い集積型薄膜
太陽電池を歩留まりよく製造できる。
【００３８】また、本発明のパターニング装置によれ
ば、本発明の集積型薄膜太陽電池の製造方法を容易に実
施でき、特性が高い集積型薄膜太陽電池を歩留まりよく
製造できる。
ば、本発明の集積型薄膜太陽電池の製造方法を容易に実
施でき、特性が高い集積型薄膜太陽電池を歩留まりよく
製造できる。
【図１】 本発明の集積型薄膜太陽電池の製造方法につ
いて一例を示す工程図である。
いて一例を示す工程図である。
【図２】 図１に示した製造方法について一工程を示す
平面図である。
平面図である。
【図３】 図１に示した製造方法について他の一工程の
（ａ）一例および（ｂ）他の一例を示す模式図である。
（ａ）一例および（ｂ）他の一例を示す模式図である。
【図４】 本発明のパターニング装置について一例を示
す構成図である。
す構成図である。
【図５】 従来の集積型薄膜太陽電池の製造方法につい
て一例を示す工程図である。
て一例を示す工程図である。
１０ 基板 １１ 第１の電極膜 １１ａ、１２ａ、１３ａ 溝 １２ 薄膜 １３ 第２の電極膜 ３１ 気体 ３２ レーザ光 ３２ａ 照射方向 ３３ 膜 ３４ 気体ノズル ３４ａ 方向 ４０ パターニング装置 ４１ レーザ発振器（レーザ照射手段） ４５ ＸＹステージ ４６ 気体ノズル（気体吹き付け手段） Ａ レーザスポット
フロントページの続き (72)発明者 北川 雅俊 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 5F051 AA05 AA10 BA11 EA02 EA16 FA06 GA02 GA03 GA05
Claims (7)
- 【請求項１】 直列接続された２以上の太陽電池ユニッ
トセルを基板上に形成する集積型薄膜太陽電池の製造方
法であって、 前記基板上に第１の電極膜を形成したのち、前記第１の
電極膜の一部をストライプ状に除去して前記第１の電極
膜を短冊状に分割する第１の工程と、 前記第１の電極膜上に接合を含む薄膜を形成したのち、
前記薄膜の一部をストライプ状に除去して前記薄膜を短
冊状に分割する第２の工程と、 前記薄膜上および前記薄膜が除去されて露出している前
記第１の電極膜上に第２の電極膜を形成したのち、前記
第２の電極膜の一部をストライプ状に除去して前記第２
の電極膜を短冊状に分割する第３の工程とを含み、 前記第１の工程における前記第１の電極膜、前記第２の
工程における前記薄膜、および前記第３の工程における
前記第２の電極膜から選ばれる少なくとも１つの膜が、
気体をレーザスポットに吹き付けながら連続発振のレー
ザ光を前記膜に照射することによって分割されることを
特徴とする集積型薄膜太陽電池の製造方法。 - 【請求項２】 前記気体が、前記膜に対して不活性な気
体である請求項１に記載の集積型薄膜太陽電池の製造方
法。 - 【請求項３】 前記気体が、窒素、アルゴンおよびヘリ
ウムから選ばれる少なくとも１つからなる請求項２に記
載の集積型薄膜太陽電池の製造方法。 - 【請求項４】 前記気体が気体ノズルから吹き付けら
れ、前記レーザ光の照射方向と前記気体ノズルの方向と
がなす角度が０゜以上９０゜以下である請求項１ないし
３のいずれかに記載の集積型薄膜太陽電池の製造方法。 - 【請求項５】 前記薄膜が、Ｉ族元素とIII族元素とVI
族元素とを含む化合物半導体膜と、II族元素とVI族元素
とを含み前記化合物半導体膜に積層された化合物膜とを
含む請求項１ないし３のいずれかに記載の集積型薄膜太
陽電池の製造方法。 - 【請求項６】 前記第１の電極膜がモリブデンを含む金
属からなる請求項１ないし３のいずれかに記載の集積型
薄膜太陽電池の製造方法。 - 【請求項７】 基板上に形成された薄膜をパターニング
するためのパターニング装置であって、 前記薄膜にレーザ光を照射するためのレーザ光照射手段
と、 前記レーザ光のレーザスポットに気体を吹き付けるため
の気体吹き付け手段とを備えることを特徴とするパター
ニング装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000137109A JP2001320071A (ja) | 2000-05-10 | 2000-05-10 | 集積型薄膜太陽電池の製造方法およびパターニング装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000137109A JP2001320071A (ja) | 2000-05-10 | 2000-05-10 | 集積型薄膜太陽電池の製造方法およびパターニング装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001320071A true JP2001320071A (ja) | 2001-11-16 |
Family
ID=18644943
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000137109A Pending JP2001320071A (ja) | 2000-05-10 | 2000-05-10 | 集積型薄膜太陽電池の製造方法およびパターニング装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001320071A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009071221A (ja) * | 2007-09-18 | 2009-04-02 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 光電変換装置及び光電変換装置の製造方法 |
| JP2013506990A (ja) * | 2009-09-30 | 2013-02-28 | エルジー イノテック カンパニー リミテッド | 太陽光発電装置及びその製造方法 |
| KR101607966B1 (ko) * | 2010-02-26 | 2016-04-01 | 엘지디스플레이 주식회사 | 박막 태양전지 제조방법 |
-
2000
- 2000-05-10 JP JP2000137109A patent/JP2001320071A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009071221A (ja) * | 2007-09-18 | 2009-04-02 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 光電変換装置及び光電変換装置の製造方法 |
| JP2013506990A (ja) * | 2009-09-30 | 2013-02-28 | エルジー イノテック カンパニー リミテッド | 太陽光発電装置及びその製造方法 |
| KR101607966B1 (ko) * | 2010-02-26 | 2016-04-01 | 엘지디스플레이 주식회사 | 박막 태양전지 제조방법 |
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