JP2006041322A - 光電変換装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 第一レーザスクライブ工程を実施する装置は、4組のレーザ光学系10,11,12,13を備える。第一レーザスクライブ工程では、各レーザ光学系からレーザ光を照射し、基板1の透明導電膜2に各レーザ光学系に対応する第一マーク21を設ける。第二レーザスクライブ工程では、第二溝6の形成に先立って、第一レーザスクライブ工程の際に設けられたマーク21,22の位置を確認し、各レーザ光学系30,31,32,33同士の距離を補正し、基板1へ照射されるレーザ光の間隔が先の第一溝3同士の間隔と等しくなる様に調整する。
【選択図】 図8
Description
ところで太陽電池を製造する工程で、レーザースクライブと称される工程がある。レーザースクライブ工程は、基板に形成された薄膜にレーザー加工機で溝を設ける工程である。以下、レーザースクライブ工程について簡単に説明する。
しかしながら、一個の太陽電池が発生させる電圧は極めて低いものであり、一つの太陽電池だけでは実用的な電圧に達しない。そこで太陽電池の薄膜に複数の溝を設けて多数の単体電池(セル)に分割し、この多数の太陽電池のセルを電気的に直列接続し、実用的な電圧にまで高める工夫がなされている。この様な太陽電池は集積型太陽電池と称されている。
集積型太陽電池105の層構成は、前記した基本構成の太陽電池100と同一であり、ガラス基板101に透明導電膜102と半導体膜103及び裏面電極膜104が順次積層されたものであるが、各層に溝110,111,112,113が形成されている。
すなわち透明導電膜102に第一溝110が形成され、透明導電膜102が複数に分割されている。また半導体膜103には第二溝111が形成され、半導体膜103が複数に分割され、さらに当該第二溝111の中に裏面電極膜104の一部が進入して溝底部で透明導電膜102と接している。
さらに半導体膜103の第三溝112と裏面電極膜104に設けられた第四溝113が連通し、全体として深い共通溝115が形成されている。
すなわち前記した様に、半導体膜(太陽電池膜)103で発生した電流は、透明導電膜102側から裏面電極膜104側に向かって流れるが、裏面電極膜104の一部が第二溝111を介して透明導電膜102と接しており、最初のセルで発生した電流が隣のセルの透明導電膜102に流れる。そのため電圧が順次加算されてゆく。
すなわち特許文献1に記載された方法では、基板にマーカ孔を設ける。そして透明導電膜102に第一溝110を形成する際は、前記したマーカ孔を基準とする座標軸によってレーザスクライブを行う。また第二溝111や共通溝115を設ける場合も同様であり、前記したマーカ孔を基準とする座標軸によってレーザスクライブを行う。
しかしその一方で、溝110,111,115が設けられた領域は、発電に寄与しないので、溝110,111,115同士の間隔を広げることは単位セルの高集積化を妨げる要因となる。そのためセルの高集積化を実現するためには各溝110,111,115の間隔は狭いことが望ましい。したがって、各溝110,111,115は、重ならず、かつ狭い間隔で形成されることが要求される。
そして基板101をXYテーブル上に載置し、複数の対物レンズのそれぞれからレーザ光を照射しつつ、XYテーブルを移動する。その結果、基板101上の膜は、複数列のレーザ光によって並列的にレーザスクライブされる。たとえばレーザ光の照射位置を固定してXYテーブルをY方向に移動させ、複数の溝を並列的に設ける。
そして続いてXYテーブルをX方向に移動させ、基板101の先とは異なる位置に複数列のレーザ光を照射し、同様にXYテーブルをY方向に移動させて複数の溝を並列的に設ける。
また各膜に対するレーザスクライブは、それぞれ別個の装置によって行われる。
これに対して特許文献1,2に開示された製造方法は、上記した3条件を満足するものであるとは言いがたい。
そしてさらに上層側の膜に対しても同様に各レーザ光同士の間隔にばらつきを残したままの状態でこれらを一かたまりとして複数列の溝を一度に形成させ、さらにこれを繰り返して100本もの溝を形成させる。
ここで各溝110,111,115が重なることは絶対に許されないことであるから、特許文献1の方法を採用する場合には、安全のために溝同士の間隔を本来の機能上必要である距離以上に設定せざるを得ない。そのため特許文献1の方法によると、セルの高集積化を実現することができない。
また本発明の光電変換装置の製造方法では、複数列のレーザ光によって並列的にレーザスクライブを行うので、レーザスクライブに要する時間は短い。
そのため本発明の光電変換装置の製造方法は、「溝同士が重ならず」「溝同士の間隔が短く」且つ「迅速に行う」という3つの条件を満足するものであり、実用的である。
図1は、本発明の実施形態の光電変換装置の製造方法の各工程を示す基板の断面図である。図2〜図5は、第一レーザスクライブ工程における基板の正面図である。図6は、本発明の実施形態の光電変換装置の製造方法の一工程であって、マークを刻設する際の基板及び光学系の斜視図である。図7は、第一レーザスクライブ工程における基板及び光学系の斜視図である。図8は、第二レーザスクライブ工程の準備段階における基板及び光学系の斜視図である。図9は、第二レーザスクライブ工程における基板及び光学系の斜視図である。
透明導電膜2には、酸化インジウム錫(ITO)、酸化錫(SnO2 )酸化亜鉛(ZnO)等が用いられる。透明導電膜2は真空蒸着、熱CVDまたはスパッタなどの方法によって基板1に形成される。
第一レーザスクライブ工程を実施する第一スクライブ装置14は、各レーザ光学系10,11,12,13が照射するレーザ光の間隔を変更することができるが、本実施形態では、あらかじめ所定の距離に調整されているものとする。
そしてXYテーブル20を動作させることによって各レーザ光学系10,11,12,13と基板1を相対的に移動させる。
なお第二レーザスクライブ工程を実施する第二スクライブ装置25、及び第三レーザスクライブ工程を実施する第三スクライブ装置についても同様のレーザ光学系とXYテーブルを持つ。
すなわちXYテーブル20を動作させ、レーザ光が基板1の角部近傍であって且つ一辺寄りの位置に照射する様に基板1を移動させる。
本実施形態では、4組のレーザ光学系10,11,12,13を備えるので、第一マーク21は4個刻設される。
その結果、図3、図7の様に透明導電膜2が直線的にスクライブされ、第一溝3が4列、並列的に形成されて行く。なお作図の関係上、基板1がスクライブされている様に表示されているが、実際は、透明な基板1の下部側の透明導電膜2に溝が形成されている。第一溝3の幅は約40μmである。
一群の第一溝3が所定の長さに形成されると、レーザ光の照射を停止し、さらに所定の距離だけXYテーブル20が移動すると、XYテーブル20の移動を継続させつつレーザ光の照射を再開して図4の様に第二マーク22を形成させる。
第二マーク22の形状についても任意である。
本実施形態では、図5に示すように第一溝3は直線的であり、第一マーク21及び第二マーク22は、第一溝3の直線延長上にある。すなわち第一マーク21及び第二マーク22は、第一溝3と同列上であってその両端部に設けられる。
この工程を繰り返し、図5の様に第3群16、第4群17の第一溝3を形成し、透明導電膜2に所望の本数の第一溝3を設ける。
第二レーザスクライブ工程を実施する第二スクライブ装置25の構成は、第一スクライブ装置14と基本的に同じであり、XYテーブル35と、4組のレーザ光学系30,31,32,33を備える。また各レーザ光学系30,31,32,33間の距離を変更することができる。
第二スクライブ装置25が先の第一スクライブ装置14と相違する点は、画像処理による位置決め機能を備えることである。すなわち第二スクライブ装置25は、8台のテレビカメラ40〜47を備える。そしてテレビカメラ40〜47の信号は、図示しない画像処理装置に送られる。
すなわち8台のテレビカメラ40〜47から送られる映像を解析して、先の第一レーザスクライブ工程の際に設けられたマーク21,22の位置を確認する。そして既設の第一溝3同士の距離を確認する。すなわちマーク21,22は、同時に形成されたものであるから、マーク同士の距離は、前記した第一溝3を形成した際の各光学系10〜13から照射されるレーザ光の間隔と等しく、さらに既設の第一溝3同士の距離とも等しい。
そして第一溝3同士の間隔を確認すると、当該間隔に合わせて各レーザ光学系30,31,32,33の位置を決定する。すなわち本実施形態では、各レーザ光学系30,31,32,33から照射されるレーザ光同士の列間隔を補正し、基板1へ照射されるレーザ光の間隔が先の第一溝3同士の間隔と等しくなる様に調整する。
なお本実施形態では、先にレーザ光同士の間隔を補正したが、各レーザ光がそれぞれ対応する第一溝3から所定の間隔だけ離れる様に各レーザ光学系30,31,32,33を補正してもよい。
いずれの方策を採用するにしても、第一スクライブ工程の際に設けられたマーク21,22によってレーザ光の照射位置を決定することとなる。
第一群の第二溝6が形成されると、続いて第2群、第3群の第二溝6を形成する。
なお、本実施形態では、第一溝3の両端にマーク21,22が設けられているので、基板1の姿勢が補正される。すなわち本実施形態では、マーク21,22を結ぶ直線と平行にXYテーブル35を動作させる。そのため基板1が多少斜め方向の姿勢に載置されていても第二溝6は第一溝3と平行に形成される。
すなわちXYテーブル35と、4組のレーザ光学系30,31,32,33を備え、各レーザ光学系30,31,32,33間の距離を変更することができる。また画像処理による位置決め機能を備える。第三レーザスクライブ工程においても第二レーザスクライブ工程と同様に、共通溝8の形成に先立って、各レーザ光学系30,31,32,33の位置決めが行われる。
また4台のテレビカメラ40〜47から送られる映像を解析して、先の第一レーザスクライブ工程の際に設けられたマーク21,22の位置を確認し、各レーザ光学系30,31,32,33同士の距離を補正し、基板1へ照射されるレーザ光の間隔が先の第一溝3同士の間隔と等しくなる様に調整する。
第1群の共通溝8が形成されると、XYテーブルを動作させ、第2群、第3群の共通溝8を形成する。
そしてさらに図示しない取り出し電極の成形や、その外側における分離溝(図示せず)の成形、分離溝の外側部分の裏面電極層7等の除去等の作業が行われて太陽電池(光電変換装置)が完成する。
以上説明した実施形態では、各スクライブ装置では、光学系は4列が一組となったものであるが、光学系の列数は任意である。また画像処理には、光学系は列数の倍の数のテレビカメラを使用したが、テレビカメラの数についても任意である。
また上記した実施形態では、基板1側からレーザ光を照射して透明導電膜2等に溝を設けたが、透明導電膜2側からレーザ光を照射してもよい。
2 透明導電膜(第一電極層)
3 第一溝
5 半導体膜(半導体層)
6 第二溝
7 裏面電極層(第二電極層)
8 共通溝
10,11,12,13 レーザ光学系
20 XYテーブル
21 第一マーク
22 第二マーク
30,31,32,33 レーザ光学系
35 XYテーブル
40〜47 テレビカメラ
Claims (4)
- 基板上に第一電極層を設けて複数列のレーザ光によって並列的にレーザスクライブする第一スクライブ工程と、半導体層を設けて複数列のレーザ光によって並列的にレーザスクライブする第二スクライブ工程と、第二電極層を設けて複数列のレーザ光によって並列的にレーザスクライブする第三スクライブ工程を有する光電変換装置の製造方法において、第二スクライブ工程で使用するスクライブ装置又は第三スクライブ工程で使用するスクライブ装置の少なくともいずれかはレーザ光の列間隔が可変であり、第一スクライブ工程の際に複数列のレーザ光によって複数のマークを刻み、第二スクライブ工程又は第三スクライブ工程の少なくともいずれかに際しては、第一スクライブ工程の際に設けられたマークによってレーザ光の列間隔を補正してスクライブを行うことを特徴とする光電変換装置の製造方法。
- 基板上に第一電極層を設けて複数列のレーザ光によって並列的にレーザスクライブする第一スクライブ工程と、半導体層を設けて複数列のレーザ光によって並列的にレーザスクライブする第二スクライブ工程と、第二電極層を設けて複数列のレーザ光によって並列的にレーザスクライブする第三スクライブ工程を有する光電変換装置の製造方法において、第二スクライブ工程で使用するスクライブ装置又は第三スクライブ工程で使用するスクライブ装置の少なくともいずれかはレーザ光の照射位置が可変であり、第一スクライブ工程の際に複数列のレーザ光によって複数のマークを刻み、第二スクライブ工程又は第三スクライブ工程の少なくともいずれかに際しては、第一スクライブ工程の際に設けられたマークによってレーザ光の照射位置を決定してスクライブを行うことを特徴とする光電変換装置の製造方法。
- 第一スクライブ工程の際に複数列の全てのレーザ光によってマークが刻まれることを特徴とする請求項1又は2に記載の光電変換装置の製造方法。
- 第一スクライブ工程は、第一電極層に対して直線的な溝を設けるものであり、マークは、溝と同列上であってその両端部に設けられることを特徴とする請求項1又は2に記載の光電変換装置の製造方法。
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