JP2008113053A

JP2008113053A - 光電変換装置の製造工程管理方法

Info

Publication number: JP2008113053A
Application number: JP2008024594A
Authority: JP
Inventors: Masashi Hiraishi; 将史平石; Kazunori Sawai; 和典澤井
Original assignee: Kaneka Corp
Current assignee: Kaneka Corp
Priority date: 2008-02-04
Filing date: 2008-02-04
Publication date: 2008-05-15

Abstract

【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。
【選択図】図１

Description

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。

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。

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。

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。

また、太陽電池モジュールは、製造後にＩＶ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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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ＣＶＤ法により堆積して半導体層を形成する。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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

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。
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。
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。
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。
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。