JP2008283023A - 光電変換装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 生産性を向上させ得るとともに基板に加工される溝の位置精度を向上させ、かつ、製品品質を向上させ得る光電変換装置の製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】 透光性基板２に製膜した後、製膜された膜に所定形状の溝を加工することを繰り返し行って所定の光電変換装置を製造する光電変換装置の製造方法であって、最初にレーザーエッチング溝４を加工する工程ｂにおいて、加工された溝４に対し略直交に交差する少なくとも２本の交差溝４７を形成し、それ以後のレーザーエッチング溝６，１０を加工する工程ｄ，ｆにおいて、溝４と交差溝４７との交差部４９が溝６，１０を加工する位置を決めるアライメントマークＭとして用いられることを特徴とする。
【選択図】 図３

Description

本発明は、薄膜太陽電池モジュール化などのレーザーエッチングによるパターニング加工工程を有する光電変換装置の製造方法に関する。

半導体、電子部品、太陽電池等の光電変換装置では、複数の性質の異なる薄膜が多層構造となるように形成されている。光電変換装置は、所定の機能を持たせるために各薄膜あるいは複数層の薄膜の製膜の後に、それらの薄膜に対して所定のパターンに沿って膜を除去するパターニング加工が施されている。
たとえば、薄膜太陽電池を集積しモジュール化するものでは、基板の上に透明電極層を製膜し、それをセル単位に分割する、すなわち、透明電極層を除去するため、たとえば、レーザーエッチングを用いて多数の略平行な溝を形成している。次いで、透明電極層の上に発電層が製膜され、この発電層をセル単位に分割するため再度レーザーエッチングを用いて透明電極層の溝の付近に略平行して、前記透明電極層に形成された溝と同数の発電層の溝が形成される。さらに、発電層の上に裏面電極層が製膜される。この裏面電極層には、セル単位に分割するためレーザーエッチングを用いて透明電極層および発電層の溝の付近に略平行して、前記透明電極層に形成された溝と同数の発電層と裏面電極層の溝が形成される。

各層に形成されたこれらの溝は機能上お互いに重なったり離れ過ぎたりしないようにされることが求められるので、各溝間の間隔は余裕をみて離れされて設定されている。
一方、これらの溝が存在する領域は、薄膜太陽電池の発電作用に寄与しない部分であるので、できるだけ小さい範囲に収めることが求められている。このため、溝の加工位置の精度を向上させ、少しでも各溝間の間隔を小さくすることが求められている。
この溝の加工位置の精度を向上させるものとして、基板の位置決め用のアライメントマークが用いられている。それについての種々の工夫が、たとえば、特許文献１あるいは特許文献２に示されるように、提案されている。

特許文献１に示されるものは、２箇所の基準パターン（アライメントマーク）の位置座標から設置した加工物のＸＹ軸基準座標系からの傾き誤差を判定し、傾き誤差分を回転させて補正するものである。
また、特許文献２に示されるものは、アライメントマークを認識する基準パターンとして態様の異なる複数の基準パターンを備え、アライメントマークの検知状態が変化してもその変化に対応して認識を可能にさせて、確実にアライメントマークによる位置決めが行なえるようにしたものである。

特開昭６２−８９３３６号公報 特開２００２−９３１５号公報

ところで、特に、１ｍ角を越える大型基板に形成した薄膜をレーザーエッチングする場合には、一層の精度向上が求められている。
すなわち、たとえば、矩形基板上に形成する薄膜太陽電池は、基板をＸＹテーブルに設置して基板の一辺を基準に位置決めを行うことで、レーザーエッチング溝を基板の一辺に平行とすることが簡易であるが、次工程でこの基板に膜を積層して再度に基板をＸＹテーブルに設置する際に、前工程で基準にした基板の一辺の向く方向がＸＹ軸に対して微妙に傾いて設置されると、この辺に対して平行にエッチングラインを形成できなくなる。薄膜太陽電池では、製膜とレーザーエッチング溝加工が複数回に繰り返し実施されるが、特に各レーザーエッチング工程の装置間で基板のＸＹテーブルへの設置状況（即ちＸＹ移動方向と基準となる基板の一辺との平行度）が変わると、各レーザーエッチング溝が重なり、集積にあたり短絡や直列接合が出来ない箇所が発生し、太陽電池出力が大きく低下する不都合が生じる。
たとえば、２つ工程でレーザーエッチング加工される溝の間隔が１００μｍ、基板のＸＹテーブルでの移動長さが１．４ｍとすると、レーザーエッチング加工される溝が交わらないためにはＸＹ移動方向と基準となる基板の一辺との平行度は、傾斜角をθとすると次の条件となる。すなわち、ｔａｎθ≦１００×１０^−６／１．４であるので、θ≦０．００４°となる。しかしながら、基板をＸＹテーブルに設置しθが０°に極めて近くなるよう再現性良く基板位置を調整することは難しく、特に機械的手段で基板の一辺を基準に押付けて位置決めを行う調整では困難である。
したがって、大型基板の各レーザーエッチング加工においては、加工の工程における加工される溝の平行度を保証できることが求められる。

また、特許文献１および特許文献２に開示されているものは、アライメントマークを専用に設けるために、それを加工する工程が追加されることになるので、その分タクトタイムが増加する。
また、薄膜太陽電池の製造工程で複数回行われる各レーザーエッチング工程において環境条件、例えば、基板温度が異なるため、基板の熱膨張差によってアライメントマークと先に加工した溝との位置関係や距離が変動するので、後のエッチング工程におけるレーザーエッチング溝と先に加工したレーザーエッチング溝との間隔の設定をこの変動分を見込んで大きめに設定しておく必要がある。このため、発電作用に寄与しない部分の削減に限界がある。

本発明は、上記問題点に鑑み、生産性を向上させ得るとともに基板に加工されるレーザーエッチング溝の位置精度を向上させ、かつ、製品品質を向上させ得る光電変換装置の製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる光電変換装置の製造方法は、基板に製膜した後、製膜された膜に所定形状の溝を加工することを繰り返し行って所定の光電変換装置を製造する光電変換装置の製造方法であって、最初に前記溝を加工する初期工程において、基板の位置基準に対して加工された初期溝に対し略直交に交差する少なくとも２本の交差溝を前記初期溝の両端部付近に形成し、それ以後の前記溝を加工する下流工程において、前記初期溝と前記交差溝との交差部が前記下流工程の前記溝を加工する位置を決めるアライメントマークとして用いられることを特徴とする。

本発明によれば、最初に溝を加工する初期工程において、たとえば位置基準として基板の一辺に対して加工された初期溝に対し略直交に交差する少なくとも２本の交差溝を初期溝の両端部付近に形成し、それ以後の溝を加工する下流工程において、十字状となる初期溝と交差溝との交差部が下流工程における溝を加工する位置を決めるアライメントマークとして用いられるので、別途専用にアライメントマークを加工する工程を省略することができる。これにより、その分の光電変換装置を製造するタクトタイムが短縮できるので、生産性を向上させることができる。
また、初期溝の両端部付近に形成される２つの交差部がアライメントマークとして用いられるので、基板をＸＹテーブルに設置した際の面内におけるＸＹ移動軸方向との傾斜を判定することができる。これにより傾斜の補正が行なえるので、レーザーエッチング溝の加工位置精度を向上させることができる。

さらに、アライメントマークが、最初に加工された初期溝の上に形成されるので、初期溝そのものを基準として以後の工程で加工されるレーザーエッチング溝は位置が設定されることになる。
このため、たとえば、以降の工程において基板温度が異なるために熱膨張差があった場合でも、以後の工程で加工されるレーザーエッチング溝の位置に対する影響が、別の場所にアライメントマークが存在するものと比較して小さくなるので、以後の工程で加工されるレーザーエッチング溝の位置誤差はより小さくなる。すなわち、レーザーエッチング溝の加工位置精度を向上させることができる。
このように、レーザーエッチング溝の加工位置精度が向上するので、レーザーエッチング溝の間隔の余裕分を小さくすることができる。このため、レーザーエッチング溝が存在する発電作用に寄与しない部分の大きさが削減できるので、発電に寄与する有効面積を増加させることができ、発電効率、すなわち、製品品質を向上させることができる。

また、上記発明では、前記初期溝が複数加工される場合、その一つの初期溝に存在する前記交差部を前記アライメントマークとして用いることが好適である。
また、上記発明では、前記一つの初期溝は、前記位置基準に対して最も近い初期溝が選択されることが好適である。
このようにして、たとえば、前記位置基準として基板の一辺が当止めされる前記基板の外周部とすると、周囲環境変化による以降の工程において基板温度が異なるために熱膨張などで基板サイズが少し変化しても、元々の位置基準に選定した基板の一辺が当止めされる前記基板の外周部とアライメントマーク間の距離が小さいために、基板をＸＹテーブルに設置して基板を当止めした時点で、これらの位置関係のズレが少なく抑制できているので、アライメントマークによる微小修正量が少なくなり、下流工程で加工されるレーザーエッチング溝の位置をより早く正確に確保できる。
また、アライメントマークはカメラ等で探す場合に特異部分となる基板が当止めされる外周部に最も近い位置に存在するので、アライメントマークを探し易くなる。このため、レーザーエッチング溝の加工位置の設定時間が短縮されるので、生産性を向上させることができる。

また、本発明にかかる光電変換装置の製造方法では、前記下流工程において前記アライメントマークが検出できなかった場合、順次隣の前記初期溝に存在する前記交差部に移動して検出できるものを前記アライメントマークとして用いることを特徴とする。

下流工程のレーザーエッチング工程の前に行う製膜において、基板の面内に膜厚分布のばらつきによる光学干渉や厚膜部などが発生し、最初に設定したアライメントマークが検出できない事態が生じる恐れがある。
本発明にかかる光電変換装置の製造方法では、アライメントマークが検出できなかった場合、順次隣の初期溝に存在する交差部に移動して検出できるものをアライメントマークとして用いるので、次のアライメントマークへ移動する時間を短縮でき、確実にアライメントマークに基づいて溝の加工位置を決めることができる。

また、本発明にかかる光電変換装置の製造方法では、前記下流工程での前記溝は、前記一つの初期溝に存在する２つの前記交差部間の距離が前記初期工程のそれと比べて変動した場合、その変動割合に応じて前記溝の所定間隔を補正して加工されることを特徴とする。

以降の工程において周囲環境変化による基板温度が異なるために熱膨張などで基板サイズが変化すると、基板に対する複数本加工するレーザーエッチング溝の相対位置が変化するために、この変化量を見越して各工程におけるレーザーエッチング溝間隔に余裕を持った設定が必要になる。このため基板温度に応じてレーザーエッチング溝位置を微小調整することが好ましい。
ここで基板温度が異なるために熱膨張などで基板サイズが変化すると、２つの交差部、すなわち、アライメントマーク間の距離もそれに応じて変化することになる。したがって、下流工程における交差部間の距離と初期工程における交差部間の距離とを比較すれば基板の温度を計測しなくても誤差が少なく伸縮割合、すなわち、変動割合を検出することができる。
そして、下流工程でレーザーエッチング溝を複数本加工する場合の隣り合う溝間の所定間隔をこの変動割合分だけ補正させて加工すると、初期工程における基板サイズと相対的に同じ位置で下流工程のレーザーエッチング溝が加工されることになるので、初期レーザーエッチング工程で加工された初期溝と下流レーザーエッチング工程で加工された溝との間隔を一層精度よく加工することができる。
このように、レーザーエッチング溝の基板に対する相対加工位置精度がより向上するので、レーザーエッチング溝の間隔の余裕分をより小さくすることができる。このため、レーザーエッチング溝が存在する発電作用に寄与しない部分の大きさが削減できるので、発電に寄与する有効面積をより増加させることができ、発電効率、すなわち、製品品質をより向上させることができる。

本発明によれば、最初にレーザーエッチング溝を加工する初期工程において、加工される初期溝に対し略直交に交差する少なくとも２本の交差溝を初期溝の両端部付近に形成し、それ以後の溝を加工する下流レーザーエッチング工程において、初期溝と交差溝との交差部が下流レーザーエッチング工程における溝を加工する位置を決めるアライメントマークとして用いられるので、生産性を向上させることができる。
また、形成される２つの交差部がアライメントマークとして用いられるので、レーザーエッチング溝の加工位置精度を向上させることができる。
さらに、形成される２つの交差部のアライメントマーク間の距離が前記初期工程のそれと比べて変動した場合、その変動割合に応じて前記溝の所定間隔を補正して加工されるので、レーザーエッチング溝の基板に対する相対加工位置精度を向上させることができる。
これにより、発電効率、すなわち、製品品質を向上させることができる。

以下に、本発明にかかる実施形態について図面を参照して説明する。
〔第一実施形態〕
まず、本発明の光電変換装置の製造方法により製造される光電変換装置の構成について薄膜シリコン系の太陽電池を代表例に用いて説明する。
図１は、本発明の光電変換装置の製造方法により製造される光電変換装置としての薄膜シリコン系の太陽電池１の構成を示す部分断面図である。太陽電池１は、透光性基板２、透明電極層３、太陽電池光電変換層（発電層）５、および裏面電極層９を具備する。
裏面電極層９は、銀（Ａｇ）層７とチタン（Ｔｉ）層８との２層で構成されている。
なお、ここで、シリコン系とはシリコン（Ｓｉ）やシリコンカーバイト（ＳｉＣ）やシリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）を含む総称である。

次に、この太陽電池１の製造方法の実施の形態について説明する。
ここでは、透光性基板２としてのガラス基板上に太陽電池光電変換層５として単層アモルファスシリコン薄膜を製膜した例について説明する。図２は、太陽電池１の製造方法の実施の形態を示し、その各工程における部分断面図である。
まず、図２（ａ）に示されるように、透光性基板２の一面に透明電極層３を製膜する工程ａに入る。
透光性基板２としてソーダフロートガラス基板（１．４ｍ×１．１ｍ×板厚：４ｍｍ）を使用する。なお、透光性基板２の端面は破損防止にコーナー面取りやＲ面取り加工されていることが望ましい。
透光性基板２に、透明電極層３として酸化錫膜（ＳｎＯ２）を主成分とする透明電極膜を約５００ｎｍ〜８００ｎｍの厚さとなるように、熱ＣＶＤ装置にて約５００℃で製膜処理する。この際、透明電極膜の表面は適当な凹凸のあるテクスチャーが形成される。
透明電極層３として、透明電極膜に加えて、透光性基板２と透明電極膜との間にアルカリバリア膜（図示省略）を形成しても良い。この場合、アルカリバリア膜は、酸化シリコン膜（ＳｉＯ２）を５０ｎｍ〜１５０ｎｍの厚さとなるように、熱ＣＶＤ装置にて約５００℃で製膜処理する。

その後、透明電極層３にレーザーエッチング溝（初期溝）４を形成する工程（初期工程）ｂに入る。
この溝４等を加工するレーザーエッチング装置１３について図３および図４により説明する。
レーザーエッチング装置１３には、ＸＹθテーブル１５と、レーザー発振器１７と、カメラ１９と、制御部２１とが備えられている。
ＸＹθテーブル１５は、θテーブル２３と、Ｘテーブル２５と、Ｙテーブル２７とが上下方向に積重ねられて形成されている。

θテーブル２３は矩形状をし、θモータ２４によって面内で回転するように構成されている。Ｘテーブル２５は矩形状をし、θテーブル２３の上面にＸ軸方向２９に延在するように設置されたレールに沿って移動可能とされ、Ｘモータ２６の回転によってレールに沿ってＸ軸方向２９に移動するように構成されている。Ｙテーブル２７は矩形状をし、Ｘテーブル２５の上面にＹ軸方向３１に延在するように設置されたレールに沿って移動可能とされ、Ｙモータ２８の回転によってレールに沿ってＹ軸方向３１に移動するように構成されている。

Ｙテーブル２７の上面には、透光性基板２を載置する複数の支持ピン３３と、透光性基板２のＸ軸方向２９の位置を規制する一対の基板当止めピン３５と、透光性基板２のＹ軸方向３１の位置を規制する基板当止めピン３７と、電磁チャック３９とが取付けられている。
透光性基板２は支持ピン３３の上に載置され、電磁チャック３９によって基板当止めピン３５，３７に押し付けられ、Ｘ軸方向２９およびＹ軸方向３１の位置が規制される。
透光性基板２の基板当止めピン３５に当接する側面３６が本発明にいう外周部に相当し、位置基準として利用される透光性基板２の一辺である。
尚、位置基準は、基板をローダなどを用いて搬送し支持ピン３３に再現性良く設置できる際の機械系が保有する管理座標でも良く、基板を再現性良く設置できる位置決め手法であれば特に手法を限定する必要がない。

レーザー発振器１７は、ＹＡＧレーザーを発振するもので、発振されたＹＡＧレーザーはミラー４１で進行方向を変えられ、レンズ４３で透光性基板２面に集光されるように構成されている。
カメラ１９は、たとえば、ＣＣＤカメラであり、照明４５によって照明されたアライメントマークを読み取る。

制御部２１は、カメラ１９が読み取ったアライメントマークの位置に対応して、レーザーエッチング加工する溝の位置を算出する。
制御部２１は、算出した溝の位置に基づいて、レーザー発振器１７の動作と連動して、θモータ２４、Ｘモータ２６、Ｙモータ２８を作動させてθテーブル２３、Ｘテーブル２５、Ｙテーブル２７を動作させて溝を所定の位置にレーザーエッチング加工する機能を奏する。

溝４の加工は、透光性基板２をＸＹθテーブル１５に設置して、レーザー発振器１７からＹＡＧレーザーやＹＶＯ４レーザーの第１高調波（１０６４ｎｍ）を、図２（ｂ）の矢印に示すように、透明電極膜の膜面側から入射する。
加工速度に適切となるようにレーザーパワーを調整して、透明電極膜を発電セルの直列接続方向（Ｘ軸方向２９）に対して垂直な方向（Ｙ軸方向３１）へ、透光性基板２とレーザー光とを相対移動して、溝４を形成するように幅約６ｍｍ〜１０ｍｍの短冊状にレーザーエッチングする。レーザーエッチング溝４は、Ｘ軸方向に略等間隔に複数本、たとえば、１６１本形成される。

レーザーエッチング溝４の加工が済むと、制御部２１は、レーザーエッチング溝４の両端部付近に、Ｘ軸方向２９、すなわち、レーザーエッチング溝４と略直交する方向へ、透光性基板２とレーザー光とを相対移動して、２本の交差溝４７を形成するようにレーザーエッチングする。２本の交差溝４７は基板端部から略１０ｍｍ〜３０ｍｍの位置にあり、後工程の基板周辺膜研磨で除去されない位置に設ける。
これにより、各溝４と各交差溝４７との交差部４９は図６に示すように十字形状のマークを形成し、この交差部４９は、交差溝４７に沿って複数、たとえば、１６１箇所形成される。

レーザーエッチング溝４は透明電極層３をセル段に分割する、すなわち、レーザーエッチング溝４を挟んで隣り合う透明電極層３がお互いに通電しないために加工されるが、レーザーエッチング溝４をたとえ透光性基板２の端部まで加工しても、透光性基板２の側面あるいは裏面に回りこんだ透明電極層膜のために電気的に接続された状態となる場合がある。このため、集積化された太陽電池１の発電性能が低下し、また透明電極層３のセル段への分割加工状況をチェックするためにセル段間抵抗を計測しようとしても分離状況を確認できない事態が発生する。
本実施形態では、交差溝４７を加工するため、たとえ、透光性基板２の側面あるいは裏面に回りこんだ透明電極膜が存在したとしても、セル単位で透明電極層膜が電気的に独立させることができる。さらに、レーザーエッチング加工時にエッチングされた残渣がエッチング溝に再付着するなどで短絡し易いレーザーエッチング溝４の分離状況をセル段間抵抗の計測で確実に確認することができる。
この集積化された太陽電池１に必要な透明電極層３のレーザーエッチング溝４と２本の交差溝４７との交差部４９にできた十字形状のマークをアライメントマークＭとして活用する。従って、アライメントマークＭは、アライメントのためだけに専用に形成したものではなく、必用な製造工程で形成されたものである。

そして、レーザーエッチング溝４の加工が終了すると、図２（ｃ）に示されるように、光電変換層５を製膜する工程ｃに入る。
工程ｃでは、プラズマＣＶＤ装置により、減圧雰囲気：３０〜１５０Ｐａ、基板温度：約２００℃にて光電変換層５として、アモルファスシリコン薄膜からなるｐ層膜／ｉ層膜／ｎ層膜を順次製膜される。
光電変換層５は、ＳｉＨ４ガスとＨ２ガスとを主原料に、透明導電層３の上に製膜される。太陽光の入射する側からｐ層、ｉ層、ｎ層がこの順で積層される。

ｐ層はＢドープしたアモルファスＳｉＣを主とし膜厚１０ｎｍ〜３０ｎｍとなるように、また、ｉ層はアモルファスＳｉを主とし膜厚２５０ｎｍ〜３５０ｎｍとなるように、ｎ層はｐドープした微結晶Ｓｉを主とし膜厚３０ｎｍ〜５０ｎｍとなるように製膜される。
またｐ層膜とｉ層膜の間には界面特性の向上のためにバッファー層を設けても良い。
ここで、光電変換層５はアモルファスシリコン系単層に限るものではなく、アモルファスシリコン系光電変換層と結晶質系シリコン（微結晶シリコン系を含む）光電変換層とのタンデム接合型のもの、さらにはこれら光電変換層のトリプル接合型によるものであっても良い。

次いで、図２（ｄ）に示されるようにレーザーエッチング溝６を加工する工程（下流工程）ｄに入る。レーザーエッチング溝１０はレーザーエッチング溝４に所定間隔あけて略平行に加工される。
工程ｄでは、まず、光電変換層３を製膜形成された透光性基板２をＸＹθテーブル１５の支持ピン３３の上に載置する。そして、電磁チャック３９によって透光性基板２の側面を基板当止めピン３５，３７に押し付ける。すなわち、側面３６は基板当止めピン３５に押し付けられる。
そして、側面３６に一番近いレーザーエッチング溝４に位置する２つの交差部４９をアライメントマークＭと設定する。カメラ１９がこのアライメントマークＭを探し、レーザーエッチング溝４の両端部付近にある両方のアライメントマークＭが形成する線、すなわち、レーザーエッチング溝４がＹ軸方向３１に沿っているかをチェックする。ずれている場合には、制御部２１はθモータ２４を作動し、θテーブル２３を回転させ、ずれを修正する。

このように、アライメントマークＭはカメラ１９で探す場合に特異部分となる側面３６に最も近い位置に存在するので、アライメントマークＭを探し易くなる。このため、レーザーエッチング溝６の加工位置の設定時間が短縮されるので、生産性を向上させることができる。
また、周囲環境変化による基板温度が異なるために熱膨張などで透光性基板２サイズが変化しても、元々基準に選定した側面３６とアライメントマークＭとの距離が小さいので位置関係のズレが少なく抑制できているので、アライメントマークによる微小修正量が少なくなり、下流工程で加工されるレーザーエッチング溝６の位置をより早く正確に確保できる。

このようにレーザーエッチング溝４がＹ軸方向３１に沿うように透光性基板２を設置した後、アライメントマークＭを基準としてレーザー照射位置をレーザーエッチング溝４から所定間隔離れたレーザーエッチング溝６の加工位置に合わせる。
この状態で、レーザー発振器１７からレーザーダイオード励起ＹＡＧレーザーやＹＶＯ４レーザーの第２高調波（５３２ｎｍ）を、図２（ｄ）の矢印に示すように、光電変換層５の膜面側から入射させる。このとき、パルス発振は１０〜２０ｋＨｚとして加工速度に適切となるようにレーザーパワーを調整し、Ｙ軸方向３１へ、透光性基板２とレーザー光とを相対移動し、透明電極層３のレーザーエッチング溝４に対して約１００〜１５０μｍ横側の位置に、レーザーエッチング溝６を形成するようにレーザーエッチングする。レーザーエッチング溝６は、Ｘ軸方向に略等間隔に複数本、たとえば、１６１本形成される。

なお、側面３６に一番近いレーザーエッチング溝４の交差部４９に設定されたアライメントマークＭが、たとえば、光電変換層５の膜厚の変動のためその部分の光学干渉や膜厚が厚い等の理由で検出できなかった場合には、リトライによる再読み取りを規定の回数試みる。一般には規定回数のリトライを行ってもアライメントマークＭの検出ができない場合は、自動処理を中断してアラームを出して人的介入判断を行うことが多い。しかし本実施形態においては、自動処理を継続して隣りのレーザーエッチング溝４の交差部４９をアライメントマークＭとして設定する。
さらに、このアライメントマークＭが同様に規定回数のリトライを行っても検出できなかったらさらに隣りのレーザーエッチング溝４の交差部４９をアライメントマークＭとして設定する。以下順次繰り返すことで検出できるアライメントマークＭを探すことができる。

したがって、確実にアライメントマークに基づいて溝の加工位置を決めることができるので、次のアライメントマークへ移動する時間を短縮でき、更に自動処理を中断することなく次々とアライメントマークを選定することができるので読み取り検出不良で装置停止することが極めて少なくなるとともに、正確な位置にレーザーエッチング溝６を加工することができる。

そして、レーザーエッチング溝６の加工が終了すると、図２（ｅ）に示されるように、裏面電極層９を製膜する工程ｅに入る。
裏面電極層９としてＡｇ膜７およびＴｉ膜８をスパッタリング装置により減圧雰囲気、約１５０℃にて順次製膜する。
本実施形態では、Ａｇ膜７は２００〜５００ｎｍの厚さに、これを保護するものとして防食効果の高いＴｉ膜は１０〜２０ｎｍの厚さにこの順に積層するように製膜する。
光電変換層５のｎ層と裏面電極層９との接触抵抗低減と光反射向上を目的に、光電変換層５と裏面電極層９との間にＧＺＯ（ＧａドープＺｎＯ）膜を膜厚が５０〜１００ｎｍとなるようにスパッタリング装置により製膜して設けても良い。

次いで、図２（ｆ）に示されるようにレーザーエッチング溝１０を加工する工程（下流工程）ｆに入る。レーザーエッチング溝１０はレーザーエッチング溝４あるいは溝６に所定間隔あけて略平行に加工される。
工程ｆで、このレーザーエッチング溝１０を加工するレーザーエッチング装置では、レーザーエッチング装置１３における透光性基板２は、基板（ガラス側）面をレーザー発振器１７およびカメラ１９の方に位置し、製膜面側がＸＹθテーブル１５の方へ位置するように設置されている。
工程ｆでは、まず、裏面電極層９を製膜形成された透光性基板２をＸＹθテーブル１５の支持ピン３３の上に載置する。そして、電磁チャック３９によって透光性基板２の側面を基板当止めピン３５，３７に押し付ける。すなわち、側面３６は基板当止めピン３５に押し付けられる。

そして、側面３６に一番近いレーザーエッチング溝４に位置する２つの交差部４９をアライメントマークＭと設定する。カメラ１９が、透光性基板２側からこのアライメントマークＭを探し、レーザーエッチング溝４の両端部付近にある両方のアライメントマークＭが形成する線、すなわち、レーザーエッチング溝４がＹ軸方向３１に沿っているかをチェックする。ずれている場合には、制御部２１はθモータ２４を作動し、θテーブル２３を回転させ、ずれを修正する。

このようにレーザーエッチング溝４がＹ軸方向３１に沿うように透光性基板２を設置した後、アライメントマークＭを基準としてレーザー照射位置をレーザーエッチング溝４から所定間隔離れたレーザーエッチング溝１０の加工位置に合わせる。この状態で、レーザー発振器１７からレーザーダイオード励起ＹＡＧレーザーやＹＶＯ４レーザーの第２高調波（５３２ｎｍ）を、図２（ｆ）の矢印に示すように、透光性基板２側から入射する。レーザー光が光電変換層５で吸収され、このとき発生する高いガス蒸気圧を利用して裏面電極層９が爆裂して除去される。このとき、パルス発振は１〜１０ｋＨｚとして加工速度に適切となるようにレーザーパワーを調整して、Ｙ軸方向３１へ、透光性基板２とレーザー光とを相対移動して、透明電極層３のレーザーエッチング溝６に対して約２５０μｍ〜４００μｍの横側の位置に溝１０を形成するようにレーザーエッチングする。

次に、工程ｇとして、発電領域を区分して、基板端周辺の膜端部においてレーザーエッチングによる直列接続部分が短絡し易い影響を除去する。
透光性基板２をＸＹテーブルに設置して、レーザーダイオード励起ＹＡＧレーザーやＹＶＯ４レーザーの第２高調波（５３２ｎｍ）を、工程ｆと同様に透光性基板２側から入射する。レーザー光が透明電極層３と光電変換層５で吸収され、このとき発生する高いガス蒸気圧を利用して裏面電極層９が爆裂して、裏面電極層９、光電変換層５および透明電極層２が除去される。

このとき、パルス発振は１〜１０ｋＨｚとして加工速度に適切となるようにレーザーパワーを調整して、透光性基板２の端部から５〜１５ｍｍの位置に、図示しないＸ軸方向絶縁溝を形成するようにレーザーエッチングする。このとき、Ｙ軸方向絶縁溝は後工程で透光性基板２周囲領域の膜面研磨除去処理を行うので、設ける必要がない。
Ｘ軸方向絶縁溝は透光性基板２の端より５〜１０ｍｍの位置にてエッチングを終了させることにより、太陽電池１パネル端部からの太陽電池モジュール内部への外部湿分浸入の抑制に、有効な効果を呈するので好ましい。

工程ｄおよび工程ｆにおけるアライメントマークＭとして工程ｂで加工されたレーザーエッチング溝４と交差溝４７との交差点４９を用いるので、アライメントマークＭを加工する工程を省略することができる。これにより、その分太陽電池１を製造するタクトタイムが短縮できるので、生産性を向上させることができる。
また、レーザーエッチング溝４の両端部付近に形成される２つの交差部４９がアライメントマークＭとして用いられるので、透光性基板２をＸＹθテーブル１５に設置した際の面内におけるＸＹ移動軸方向との傾斜を判定することができる。これにより傾斜の補正が行なえるので、レーザーエッチング溝６，１０の加工位置精度を向上させることができる。

さらに、アライメントマークＭが、最初に加工されるレーザーエッチング溝４の上に形成されるので、レーザーエッチング溝４を基準としてレーザーエッチング溝６，１０の位置が設定されることになる。
このため、たとえば、各レーザーエッチング工程において周囲環境変化による基板温度が異なるために熱膨張差で基板サイズが少し変化し、ＸＹθテーブル１５に設置位置に変化が生じても、加工位置精度を管理すべき対象のレーザーエッチング溝４そのものを、位置基準アライメントマークＭとして位置合わせを行うために、レーザーエッチング溝６，１０の位置に対する影響が、別の場所に専用にアライメントマークが存在するものと比較して小さくなるので、レーザーエッチング溝６，１０の位置誤差はより小さくなる、すなわち、レーザーエッチング溝６，１０の加工位置精度を向上させることができる。
このように、レーザーエッチング溝４，６，１０の加工位置精度が向上するので、各溝の間隔の余裕分の設定を小さくすることができる。このため、レーザーエッチング溝４，６，１０が存在する発電作用に寄与しない部分の大きさが削減できるので、発電に寄与する有効面積を増加させることができ、発電効率、すなわち、製品品質を向上させることができる。

〔第二実施形態〕
次に、本発明の第二実施形態に係る光電変換装置の製造方法について、図７および図８を用いて説明する。
本実施形態は、基本的な工程は第一実施形態のものと同様であり、工程ｂ，ｄ，ｆに付加された内容がある点において異なるので、ここではこの異なる部分について主として説明し、前述した第一実施形態のものと同じ部分については重複した説明を省略する。なお、第一実施形態と同じ部材には同じ符号を付している。

本実施形態では、工程ｂにおいて、交差溝４７が加工された時点で、２本の交差溝４７、すなわち、アライメントマークＭの間の距離Ｌ０を計測して、制御部２１に記憶しておく。もしくは、量産処理工程において安定して所定の処理を実施している時のアライメントマークＭの間の距離Ｌ０を管理値として制御部２１に記憶させても良い。
たとえば、工程ｄにおいて、工程ｂの時に比べて周囲環境が変化し、たとえば、基板温度が上昇したとする。
この工程ｂとｄの間の温度上昇分により透光性基板２は熱膨張してサイズが変化し、透光性基板２は図８に示すように透光性基板２ａとなる。このサイズ変化により、図８に示すように２つの交差部４９、すなわち、アライメントマークＭ間の距離Ｌ０もそれに応じてＬ１へ変化（この場合増加）する。

同時に、隣り合うレーザーエッチング溝６ａの間隔Ｋ１も工程ｂにおける間隔、すなわち、レーザーエッチング溝４に対する所定の間隔Ｋ０対して変化（この場合増加）する。
従来においては、基板に対する複数本加工するレーザーエッチング溝６の相対位置が変化するために、この変化量を見越して各工程におけるレーザーエッチング溝間隔に余裕分を持った設定が必要になるので発電作用に寄与しない部分の大きさの削減を阻害する要因になる。このため基板温度に応じて透光性基板２との相対位置を同じになるように、レーザーエッチング溝６の加工位置を微小調整することが好ましい。

したがって、工程ｄにおける距離Ｌ１を測定し、制御部２１で、記憶されている工程ｂにおける距離Ｌ０とを比較して透光性基板２の伸縮割合、すなわち、基板サイズの変動割合を検出する。
そして、制御部２１はこの伸縮割合を用いて間隔Ｋ１を算出し、隣り合うレーザーエッチング溝６ａの間がその間隔Ｋ１だけ空くように補正して、Ｘ軸方向に透光性基板２ａを送るようにする。
具体的には、たとえば長辺と短辺の長さの差が少ない透光性基板２を使用した際の簡易算出法として、間隔Ｋ１は、セルの段数をＳとすると、Ｋ１＝Ｋ０×Ｌ１／Ｌ０とするか、Ｋ１＝Ｋ０＋（Ｌ１−Ｌ０）／Ｓで算出される。
工程ｆにおいても同様に処理する。

このように、工程ｄ，ｆにおいてそれぞれのレーザーエッチング溝６，１０間の間隔Ｋ１をこの変動割合分だけ補正させて加工するので、工程ｂにおける透光性基板２と相対位置が同じになるようにレーザーエッチング工程の溝が加工されることになる。したがって、工程ｂで加工されたレーザーエッチング溝４と工程ｄ，ｆで加工された溝６，１０との間隔を一層精度よく加工することができる。
ここで、透光性基板２の温度を計測して、レーザーエッチング溝６ａの間隔をＫ１へと補正する手法の選択も考えられるが、本実施形態では煩雑で誤差の大きくなり易い基板温度計測が不要となり、透光性基板２の熱膨張量を直接計測して換算補正するので、簡単で信頼性の高い補正が可能である。

なお、本実施形態では、アライメントマークＭ間の距離、すなわち、Ｙ軸方向の長さの変動割合で、隣り合う溝６間の間隔を算出しているが、交差点４９は交差軸４７に沿って多数存在するので、適宜な２つの交差点４９を選択して、その間の距離の変動割合、すなわち、Ｘ軸方向の長さの変動割合を用いて隣り合うレーザーエッチング溝６間の間隔を算出するようにしてもよい。こうすると、同じ方向におけう変動割合に基づいて算出することになるので、一層精度が向上することが期待できる。

このようにして、下流工程でレーザーエッチング溝を複数本加工する場合の隣り合う溝間の所定間隔Ｋ０をこの変動割合分だけ補正させてＫ１として加工すると、初期工程における基板サイズと相対的に同じ位置で下流工程のレーザーエッチング溝が加工されることになるので、初期レーザーエッチング工程で加工された初期溝と下流レーザーエッチング工程で加工された溝との間隔を一層精度よく加工することができる。
このため、レーザーエッチング溝の間隔の余裕分をより小さくすることができ、レーザーエッチング溝が存在する発電作用に寄与しない部分の大きさがより削減できるので、発電に寄与する有効面積をより増加させることができ、発電効率、すなわち、製品品質をより向上させることができる。

〔第三実施形態〕
次に、本発明の第三実施形態に係る光電変換装置の製造方法について、図９を用いて説明する。
第一実施形態および第二実施形態では、透光性基板２をＸＹθテーブル１５に載置して、溝を加工する前に透光性基板２の面内におけるＸＹ移動軸方向との傾斜を補正するようにしているが、本実施形態では、レーザーエッチング溝を加工するときにＸＹテーブル１５の動きを工夫して補正するようにしている。

制御部２１は、まず、２つのアライメントマークＭのＸ軸方向およびＹ軸方向の座標を読み込み、レーザーエッチング溝６，１０の目標とする加工方向５１、すなわち、レーザーエッチング溝４の延在する方向がＹ軸方向（あるいはＸ軸方向）に対して傾斜している傾斜角θを算出する。
そして、透光性基板２とレーザー光とを相対移動する際、図９に示すようにＹ軸方向の相対移動とＸ軸方向の相対移動とを細かいピッチで繰り返す。
これによりレーザーエッチング溝６，１０は、目標とする加工方向５１に加工することができる。

なお、この場合、Ｙ軸方向の相対移動とＸ軸方向の相対移動とを同時に行うようにすれば、略目標とする加工方向５１に加工することができる。
また、同時に、第二実施形態の処理工程間の温度差に伴う透光性基板２の熱膨張に伴う補正をあわせて行うようにすれば、一層精度よくレーザーエッチング溝６，１０を加工することができる。

このように、レーザーエッチング溝６，１０を加工する際、透光性基板２とレーザー光とを相対移動をＸ軸方向およびＹ軸方向に合わせて行うことにより、傾斜した方向にレーザーエッチング溝６，１０を目標とする加工方向５１に沿って加工することができるので、安価なＸＹテーブル（θテーブルを省略）を用いるだけでよく、製造コストを低減させることができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。

本発明の第一実施形態にかかる光電変換装置の製造方法により製造される太陽電池の構成を示す部分断面図である。 本発明の第一実施形態にかかる太陽電池の製造方法の各工程における製品の部分断面図である。 本発明の第一実施形態にかかるレーザーエッチング工程で用いられるレーザーエッチング装置の概略構成を示す模式図である。 図３のレーザーエッチング装置の一部を示す部分正面図である。 本発明の第一実施形態にかかる透明電極層の溝加工の状態を示す平面図である。 図５のＡ部を拡大して示す部分拡大平面図である。 本発明の第二実施形態にかかる透明電極層の溝加工の状態を示す部分平面図である。 本発明の第二実施形態にかかる光電変換層の溝加工の状態を示す模式図である。 本発明の第三実施形態にかかる溝加工の状態を示す模式図である。

符号の説明

１ 太陽電池
２ 透光性基板
３ 透明電極層
４ レーザーエッチング溝
５ 光電変換層
６ レーザーエッチング溝
９ 裏面電極層
１０ レーザーエッチング溝
３６ 側面
４７ 交差溝
４９ 交差部
Ｋ０ 間隔
Ｋ１ 間隔
Ｌ０ 距離
Ｌ１ 距離
Ｍ アライメントマーク
ｂ，ｄ，ｆ 工程

Claims (5)

1. 基板に製膜した後、製膜された膜に溝を加工することを繰り返し行って光電変換装置を製造する光電変換装置の製造方法であって、
   最初に前記溝を加工する初期工程において、基板の位置基準に対して加工された初期溝に対し略直交に交差する少なくとも２本の交差溝を前記初期溝の両端部付近に形成し、
   それ以後の前記溝を加工する下流工程において、前記初期溝と前記交差溝との交差部が前記下流工程の前記溝を加工する位置を決めるアライメントマークとして用いられることを特徴とする光電変換装置の製造方法。
2. 前記初期溝が複数加工される場合、その一つの初期溝に存在する前記交差部を前記アライメントマークとして用いることを特徴とする請求項１に記載された光電変換装置の製造方法。
3. 前記一つの初期溝は、前記位置基準に対して最も近い初期溝が選択されることを特徴とする請求項２に記載された光電変換装置の製造方法。
4. 前記下流工程において前記アライメントマークが検出できなかった場合、順次隣の前記初期溝に存在する前記交差部に移動して検出できるものを前記アライメントマークとして用いることを特徴とする請求項２または請求項３に記載された光電変換装置の製造方法。
5. 前記下流工程での前記溝は、前記一つの初期溝に存在する２つの前記交差部間の距離が前記初期工程のそれと比べて変動した場合、その変動割合に応じて前記溝の所定間隔を補正して加工されることを特徴とする請求項２から請求項４のいずれかに記載された光電変換装置の製造方法。
   
   

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