JP2012059775A - 光起電力装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】太陽電池の特性劣化を防ぐ、太陽電池セルの分割加工の製造方法を得ること。
【解決手段】レーザ発振器１１から放射されたレーザビームのビーム形状１２を成形することにより、太陽電池セル１に照射する照射レーザビームの形状を楕円１６にする工程と、前記照射レーザビームを走査することにより前記太陽電池セル１を局部的に溶融させて切断加工もしくは溝形成加工をおこなう加工工程を備え、前記加工工程において、前記楕円１６の長径方向が前記照射レーザビームの走査方向４に平行で、前記楕円１６の短径方向が前記照射レーザビームの走査方向４に垂直であり、楕円に成形した照射レーザビームで太陽電池セルを分割するレーザによる切断加工もしくはレーザによる溝形成加工と物理的割断をおこない、再溶着の発生を防ぐ加工をおこなう。
【選択図】図１

Description

本発明は、光起電力装置の製造方法に関する。

光起電力装置である太陽電池セルの製造においては、受光面となる太陽電池セルの表面にＰＮ接合層を形成し、表面に受光面電極、光反射率を抑制する構造などを形成し、受光面に対向する裏面に裏面電極および裏面電解層などの構造を形成する。そして、太陽電池セルを分割して各太陽電池セルを得る方法が一般的におこなわれている。

ここで、太陽電池セルの分割は、加工ステージ上に太陽電池セルの表面をステージ面側に対向する配置で吸着固定し、太陽電池セルの裏面側からレーザビームを走査して太陽電池セルを局部的に溶融させることにより、所定の位置に溝加工を施し、分割溝を利用して分割し、太陽電池セルを得る（例えば特許文献１、２）。

特開２００６−５１５１７号公報 特開２００８−６０２０５号公報

しかしながら、上記従来の技術による光起電力装置の製造方法においては、太陽電池セルを分割するためにレーザによる切断加工もしくはレーザによる溝形成加工と物理的割断をおこなう。この場合、上記太陽電池セルの分割部分がレーザビーム走査加工での温度変化によって溶融、凝固して、加工面同士が付着する再溶着と呼ばれる現象が生じる。この再溶着による加工面の接着力は強いため、太陽電池セルを任意形状に安定して分断することが困難であるという問題があった。

この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、特性劣化がない光起電力装置の製造方法を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、太陽電池セルに吸収される波長を有するパルスレーザ発振器から放射されたレーザビームのビーム形状を成形することにより、太陽電池セルに照射する照射レーザビームの形状を楕円にする工程と、前記照射レーザビームを走査することにより前記太陽電池セルを局部的に溶融させて切断加工もしくは溝形成加工後にその部分を物理的割断して、前記太陽電池セルを分割する加工工程を備え、前記加工工程において、前記楕円の長径方向が前記照射レーザビームの走査方向に平行で、前記楕円の短径方向が前記照射レーザビームの走査方向に垂直であることを特徴とする。

この発明によれば、照射レーザビーム形状を楕円に成形して、太陽電池セルを分割するレーザによる切断加工もしくはレーザによる溝形成加工と物理的割断をおこない、加工面同士の再溶着の発生を防ぐことで、分断することが可能である。

図１は、本発明の実施の形態１の光起電力装置の製造方法におけるレーザ照射工程の構成を示す図である。 図２は、本発明の実施の形態１の太陽電池セルの結晶面および結晶方位を示す図である。 図３は、本発明の実施の形態１の光起電力装置の製造方法における基本波パルスレーザ照射の構成を示す図である。 図４−１は、照射レーザビーム形状が真円の場合におけるレーザによる１パルスでの加工状態を示す図である。 図４−２は、本発明の実施の形態１におけるレーザによる１パルスでの加工状態を示す図である。 図５−１は、照射レーザビーム形状が真円の場合におけるレーザによる切断加工の構成を示す図である。 図５−２は、本発明の実施の形態１におけるレーザによる切断加工の構成を示す図である。 図６−１は、照射レーザビーム形状が真円の場合におけるレーザによる溝形成加工の加工結果の断面形状を示す図である。 図６−２は、本発明の実施の形態１におけるレーザによる溝形成加工の加工結果の断面形状を示す図である。 図７−１は、照射レーザビーム形状が真円の場合におけるレーザによる切断加工の断面形状観察結果を示す図である。 図７−２は、本発明の実施の形態１におけるレーザによる切断加工の断面形状観察結果を示す図である。 図８は、横軸を楕円ビームの短径に対する長径の比としたときの、本発明の実施の形態１のレーザによる切断加工もしくはレーザによる溝形成加工と物理的割断により製造された太陽電池セルの破壊強度を縦軸として示した図である。 図９は、真円形状の照射レーザビームを用いた切断加工において、レーザ入射面をＰＮ接合層が形成された受光面側にした場合の加工結果の断面形状を示す図である。 図１０は、本発明の実施の形態２の光起電力装置の製造方法におけるレーザによる切断加工の加工結果の断面形状を示す図である。 図１１は、真円形状の照射レーザビームを用いた切断加工の加工結果の断面形状を示す図である。 図１２は、本発明の実施の形態３の光起電力装置の製造方法におけるレーザによる切断加工の加工結果の断面形状を示す図である。

以下に、本発明にかかる光起電力装置の製造方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、これらの実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１による光起電力装置の製造方法におけるレーザ照射工程の構成を示す図である。

太陽電池セル１としては、例えば、一方の表面にＰＮ接合層が形成された厚さ１００〜３００μｍ程度のＰ型シリコン基板である。これ以外にも太陽電池セルには、Ｎ型シリコン基板などの単結晶と多結晶の結晶系太陽電池、薄膜シリコン型などの薄膜系太陽電池があり、これらを用いてもかまわない。

太陽電池セル１は、レーザによる切断加工もしくはレーザによる溝形成加工と物理的割断をおこなって分断する電極部に、あらかじめ間隔を設けている。太陽電池セル１は、一方の面をステージ固定台１８に接触して真空吸引等により固定され、対向する他方の面をレーザビーム入射面とする。

レーザ発振器１１から発生するレーザビームをビーム径調整光学系１３でビーム径を調整する。真円ビーム１２を楕円成形光学系１４に通して楕円形状に成形し、楕円ビーム１６にする。楕円形状としたレーザビームを導光ミラー１５で導光し、集光レンズ１７により太陽電池セル１のレーザビーム入射面に集光する。

ここで、レーザ発振器１１は太陽電池セル１に吸収される波長を有するパルスレーザであり、波長１μｍ程度もしくはそれ以下の、パルス固体レーザやパルスファイバーレーザの基本波、高調波を用いることができる。ビーム径調整光学系１３は、凹レンズと凸レンズの組み合わせで形成される。楕円成形光学系１４は、シリンドリカルレンズ、プリズム、回折光学素子を使用することができる。

太陽電池セル１を分割するための切断加工もしくは溝形成加工を、レーザビームでおこなえば、機械的加工などのその他の加工方法よりも加工速度が速いため、生産性を向上させることができる。太陽電池セル１が結晶系太陽電池の場合、機械的加工では、結晶構造の原子の結合力が弱いへき開面の方向に割断されるため、へき開面の存在する方向のみ加工することが可能である。そのため任意方向に加工をおこなうには、保護や固定のできるダイシングテープなどが必要である。

それに対し、レーザによる切断加工もしくはレーザによる溝形成加工と物理的割断をおこなえば、へき開面に関係なく、またダイシングテープを用いずに任意方向に加工することが可能である。

図２は、太陽電池セル１に対する結晶面および結晶方位を示す図である。太陽電池セル１のレーザビーム照射面５である単結晶シリコンの表面の面方位が(１００)である。

結晶方位[１１０]は図２に示す太陽電池セルの辺に平行な方向であり、[０１０]または[１００]に対して４５度の角度をなす方向である。

本実施の形態においては図２に示す歩留まりのよい結晶方位[０１０]または[１００]に対し４５度の角度をなす結晶方位[１１０]にレーザビームを走査して加工することにより太陽電池セルが除去された部分６を形成することが可能である。

また結晶方位[１００]を含め、＜１００＞の方向にレーザビームを走査して加工をおこなうことも可能である。

さらにレーザ発振器１１として用いるパルスレーザは連続発振(ＣＷ：Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｗａｖｅ)のレーザに比べて、平均出力とピーク値が高い。このことから、局所的により深い加工をおこなうことが可能である。

図３は、レーザビームに基本波パルスレーザ４１を用いて集光レンズ１７で集光して照射レーザビームとし、太陽電池セル１をステージ走査方向４に１回走査することによって、基本波パルスレーザ４１に対して相対的に走査して加工をおこなう様子を示した図である。この加工工程において、図１の楕円ビーム１６或いは集光後の上記照射レーザビームの楕円形状の長径方向が上記照射レーザビームの走査方向に平行で、楕円形状の短径方向が上記照射レーザビームの走査方向に垂直であることが好適である。

図３に示すように、高調波の波長を有するレーザに比べて、基本波パルスレーザ４１の発振器を用いるほうが、産業分野で適応するにはランニングコストや信頼性の面でよい。また、分割溝や切断幅を狭くするために、レーザの横モードはシングルモード近傍が望ましい。

レーザビームは、太陽電池セル１を分割するためにレーザによる切断加工もしくはレーザによる溝形成加工をおこなうので、太陽電池セル１の厚みが２００μｍの場合、レーザによる溝形成加工で平均出力２０Ｗ程度、レーザによる切断加工で平均出力４０Ｗ程度以上のパルスレーザビームが用いられる。パルス繰り返し周波数は上記平均出力によって変わるが、約数１０ｋＨｚから１００ｋＨzが用いられる。

太陽電池セル１をステージ走査方向４に１回走査することによって、レーザビームに対して相対的に走査して、太陽電池セル１を分割するレーザによる切断加工もしくはレーザによる溝形成加工と物理的割断をおこなう。ステージの走査速度は、上記レーザビームのパルス繰返し周波数、平均出力及び要求するレーザ加工深さによって変わるが、およそ１００ｍｍ／ｓから１０００ｍｍ／ｓの速度で走査する。走査速度を遅くすることで、より深いレーザ加工が可能となる。

また、太陽電池セル１のレーザビームに対する走査は、複数回でも良く、それに応じてレーザビームの平均出力を設定すればよい。太陽電池セル１のレーザビームに対する相対的な走査においては、ステージ固定台１８を固定し、ガルバノ、ポリゴン等によりレーザビームを走査しても同様の効果を奏する。

レーザビームで太陽電池セル１を分割するレーザによる切断加工もしくはレーザによる溝形成加工と物理的割断をおこなう際、レーザビーム走査加工による温度変化により、太陽電池セル１が溶融（および蒸発）・凝固して、再溶着が発生して加工面同士が接着し、任意形状に分断することが困難となる問題が生じることがある。特に、基本波レーザではこの問題が生じることが多い。

そこで、照射レーザビーム形状を楕円に成形し、レーザビームを太陽電池セル１に照射して上記加工をおこなうことで、照射レーザビーム形状が真円の場合と比較して、再溶着の発生を回避することが可能である。

ここで、図４−１は照射レーザビームの形状が真円の場合におけるレーザによる１パルスでの加工状態を示す図である。そして、図４−２は本発明の実施の形態１にかかる照射レーザビームの形状が楕円の場合におけるレーザによる１パルスでの加工状態を示す図である。

図４−１の照射レーザビームの形状が真円の場合であるのに対して、本実施の形態にかかる図４−２の照射レーザビームの形状は楕円である。したがって、楕円の短径の大きさが真円と同じ場合とを比較すると、レーザ切断加工もしくはレーザによる溝加工によって溶融した太陽電池セル１から、溶融した太陽電池セルが飛散する方向１０に加工穴の内部から周辺に溶融した太陽電池セル１が飛散する量が多くなる。その結果、太陽電池セルが除去された部分６が大きくなる。

このため、溶融した太陽電池セル１が凝固しにくくなり、再溶着の発生を回避することが可能である。特に、照射ビームの形状以外の加工条件が同じ条件下では、上述したように楕円の長径方向が照射レーザビームの走査方向に平行となるように走査してレーザによる切断加工もしくはレーザによる溝形成加工をおこなう場合には、照射レーザビームの形状を真円から楕円に変形することで、走査時に照射レーザビームが重なって照射している領域は真円より楕円のほうが多くなる。

そのため、レーザビーム形状が真円の場合に比べて楕円のほうが高速に加工することが可能であり、溶融された太陽電池セル１が除去され、再溶着の発生を抑制できる。したがって、切断部での安定したレーザによる切断加工もしくはレーザによる溝形成加工と物理的割断が可能である。

図５−１は、照射レーザビームの形状が真円の場合におけるレーザによる切断加工の構成を示す図である。そして、図５−２は本発明の実施の形態１にかかるレーザによる切断加工の構成を示す図である。

また、図６−１は、照射レーザビームの形状が真円の場合におけるレーザによる溝形成加工の加工結果の断面形状を示す図である。そして、図６−２は本発明の実施の形態１にかかるレーザによる溝形成加工の加工結果の断面形状を示す図である。

また、図７−１は、照射レーザビーム形状が真円の場合におけるレーザによる切断加工の断面形状観察結果を示す図である。そして、図７−２は、本発明の実施の形態１にかかるレーザによる切断加工の断面形状観察結果を示す図である。

図５−１、図５−２、図６−１、図６−２、図７−１、および図７−２では、太陽電池セル１に対してステージ走査方向４の向きにステージを走査させる。図５−１および図５−２では、レーザによる切断加工をおこない、太陽電池セル１が加工された部分は太陽電池セル１のレーザビーム照射面５と反対のステージ側の面に達している。

図６−１および図６−２では、レーザによる溝形成加工をおこない、太陽電池セル１が加工された部分が太陽電池セル１のレーザビーム照射面５と反対のステージ側の面に達していない。図６−１および図６−２のような溝加工とその後の物理的割断による分割では、このような溝加工を太陽電池セル１全体に施し、太陽電池セルが除去された部分６を基準に割断する。

照射レーザビーム２が図５−１に示すような真円の照射レーザビーム２ａの場合に、図５−１ではレーザによる切断加工を、図６−１ではレーザによる溝形成加工を行っており、いずれも加工面に再溶着部分３が発生する。

従って、図７−１に示すように、真円の照射レーザビーム２ａで実際に切断加工をおこなった際の加工断面では、穴７や溶融して固まった白色部分８が存在する。断面の穴７は、再溶着により分断が困難であるため、分断時にもう一方の加工面に再溶着部分３が接着したまま剥がれたために生じる。

照射レーザビーム２が図５−２に示すような楕円の照射レーザビーム２ｂの場合に、図５−２ではレーザによる切断加工を、図６−２ではレーザによる溝形成加工を行っており、これらの場合は、いずれも太陽電池セルが除去された部分６には再溶着部分３は発生しない。

図７−２のように、楕円の照射レーザビーム２ｂで実際に切断加工をおこなった際の加工断面は、図７−１で見られた穴７や溶融して固まった白色部分８が存在せず、再溶着のない加工断面９となる。従って、図５−２と図６−２では、図７−２のように太陽電池セル１を安定して分離することができる。

また図６−２のように、レーザによる溝形成加工後の物理的割断において再溶着が生じない場合は、太陽電池セル１の厚みに対して半分程度の深さまで溝成形加工をおこなうと、物理的割断が可能となる。

本願発明者らは、レーザビームの楕円形状の短径に対する長径の比を１：２〜１：１３まで変化させて試験を実施し、いずれの場合も真円形状のレーザビームによる加工の場合と比較して、レーザビームの楕円の短径に対する長径の大きさを拡大させることにより、再溶着の発生を抑制できることを確認した。

再溶着の発生の抑制には、照射ビーム径だけでなく、平均出力、パルス繰り返し周波数、ステージ速度が関わっている。特にパルスエネルギー密度が高いとき、またはステージ走査速度が速いほど、再溶着の発生を抑制することができる。例えば、レーザビームの楕円形状の短径に対する長径の比が１：２〜１：７、平均出力１０Ｗ〜４０Ｗ、パルス繰り返し周波数４０ｋＨｚ以下、ステージ速度２００ｍｍ／ｓ以上の条件で完全に再溶着の発生を防ぐことができる。

図８は、横軸を楕円ビームの短径に対する長径の比としたときの、本発明の実施の形態１のレーザによる切断加工もしくはレーザによる溝形成加工と物理的割断により製造された太陽電池セルの破壊強度を縦軸として示した図である。

図８に示されるように、レーザビームの楕円の大きさについて、短径に対する長径の比が１：４未満までは一定の破壊強度が保たれるが、短径に対する長径の比が１：４以上になると強度が急激に低下する。

従って、太陽電池セルを製造するにあたり、再溶着を発生させず、かつ太陽電池セルに一定の破壊強度を保った状態で、本発明の実施の形態１のレーザによる切断加工もしくはレーザによる溝形成加工と物理的割断をおこなうためには、照射レーザビームの楕円形状における短径に対する長径の比が１：４未満までが望ましく、１：４以上を用いるのは望ましくない。

一般に、太陽電池セルを分割するためにレーザを用いれば、機械的加工などのその他の加工方法よりも加工速度が速いため、生産性を向上させることができる。また、パルスレーザは連続発振(ＣＷ：Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｗａｖｅ)のレーザに比べて、高い平均出力値とピーク出力値を有しており、局所的により深い加工をおこなうことが可能である。しかし、従来太陽電池セルに対してレーザによる切断加工もしくはレーザによる溝形成加工をおこなう際には、太陽電池セルの溶融により、加工面同士が接着する再溶着と呼ばれる現象が生じて問題となっていた。

この再溶着においては加工面の接着力が強く、レーザによる切断加工もしくはレーザによる溝形成加工とその後の物理的割断の両方で、加工後に任意の形状に分割できない場合があった。そこで、本実施の形態にかかる光起電力装置の製造方法おいては、照射レーザビーム形状を真円から楕円に成形して加工をおこなうことで、再溶着の発生を防ぐことが可能となる。

太陽電池セルを分割するためのレーザによる溝形成加工と物理的割断もしくはレーザによる切断加工を、基本波のパルスレーザ発振器のレーザビームでおこなえば、初期コスト・ランニングコストが低く、信頼性の高い加工が可能となる。また、高調波の波長を有するレーザに比べて再溶着は多くなるが、レーザビームを楕円にすることで、再溶着を抑制することが可能となる。

以上説明したように本実施の形態によれば、太陽電池セルを楕円形状のビームにて加工することで、初期コスト・ランニングコストを低減できるようになり、信頼性の高い基本波レーザを使用することにより、再溶着を防いで安定したレーザ切断加工もしくはレーザによる溝形成加工と物理的割断を実施することが可能となる。

実施の形態２．
実施の形態２においては、実施の形態１の図１と同様な構成で楕円ビーム１６によるレーザ照射を行って光起電力装置を製造するが、レーザビームを入射する太陽電池セル１の面に特徴を有する。

太陽電池セル１は、例えば、一方の表面にＰＮ接合層が形成された厚さ１００〜３００μｍ程度のＰ型シリコン基板である。この太陽電池セル１は、図１と同様に一方の面をステージ固定台１８上に接触して真空吸引等により固定されており、対向するＰＮ接合層が形成された他方の面がレーザビームの入射面となる。

図１０は、本発明の実施の形態２にかかる楕円ビーム１６を用いた切断加工による光起電力装置の製造方法において、レーザ入射面をＰＮ接合層が形成された受光面２２側にした場合の加工結果の断面形状を示す図である。

上述したレーザビームの入射面は、図１０に示す太陽電池セル１の受光面２２である。本実施の形態２においても、図１に示すように太陽電池セル１がステージ走査方向４へ走査されることによって、レーザビームに対して相対的に走査され、楕円に成型されたレーザビームを太陽電池セル１に走査照射させることができる。これにより、レーザによる切断加工もしくはレーザによる溝形成加工と物理的割断をおこなう。

本実施の形態においては太陽電池セル１の受光面２２をレーザビームの入射面とするが、受光面２２を入射面としないでステージ固定台１８に接触させると、表面に形成された受光面電極、光反射率を抑制する構造などに損傷を与え、太陽電池の特性が劣化する場合がある。

また、太陽電池セル１を分割するために真円形状の照射レーザビーム２ａを用いてレーザによる切断加工もしくはレーザによる溝形成加工と物理的割断をおこなう際には上述したように図５−１及び図６−１に示したような再溶着部分３が生じる。

図９は、真円形状の照射レーザビーム２ａを用いた切断加工による光起電力装置の製造方法において、レーザ入射面をＰＮ接合層が形成された受光面２２側にした場合の加工結果の断面形状を示す図である。図９においては、レーザビームでの加工時に導電性のＮ層４５が溶融し、Ｎ層が混ざった再溶着部分４７が形成される。この再溶着部分４７はＰ層４６の分割面に付着し、ＰＮ層間の電気抵抗を下げる場合がある。

しかし、本実施の形態２の加工方法によれば、受光面２２側がステージ固定台１８に接触しないため、受光面２２側の構造を傷つけることがなく、光起電力装置の性能の劣化を抑制できる。また、受光面２２側からの加工をおこなうと、受光面２２と反対側の加工されていない面のほうが引張り力に強くなる。そのため、シリコンの受光面２２は正圧に強く、使用環境での強度が維持できる。

さらに、太陽電池セル１の受光面２２側から楕円に成型されたレーザビームを照射させて、図１０に示されるように再溶着が生じない加工をおこなうことで、ＰＮ層間の電気抵抗を維持することができる。なお、本実施の形態２においては、太陽電池セル１がＰ型シリコン基板であるとして説明したが、Ｎ型シリコン基板の場合においても同様の効果を奏する。

実施の形態３．
本実施の形態３においては、実施の形態１の図１と同様な構成で楕円ビーム１６によるレーザ照射を行って光起電力装置を製造するが、裏面電極５２を形成する領域に特徴を有する。

太陽電池セル１は、例えば、一方の表面にＰＮ接合層が形成された厚さ１００〜３００μｍ程度のＰ型シリコン基板である。これ以外にも太陽電池セルには、Ｎ型シリコン基板などの単結晶と多結晶の結晶系太陽電池、薄膜シリコン型などの薄膜系太陽電池があり、これらを用いてもかまわない。

図１２は、本発明の実施の形態３による光起電力装置の製造方法における分割レーザによる切断加工の加工結果の断面形状を示す図である。本発明の実施の形態３にかかる光起電力装置を構成する太陽電池セル１においては、発電の高効率化および電力を取り出すために、受光面２２に対応する裏面にも導電性のある裏面電極５２および裏面電解層などの構造を形成しており、裏面電極５２に被われているＢＳＦ(Ｂａｃｋ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｆｉｅｌｄ)層５１をさらに備えている。ＢＳＦ層５１には小数キャリアの電子が裏面電極５２側に拡散することを防ぐ役割がある。

太陽電池セル１は、図１と同様に一方の面をステージ固定台１８上に接触して真空吸引等により固定され、対向する他方の面をレーザビーム入射面とする。この入射面が図１２の太陽電池セル１の受光面２２である。

本実施の形態３においても、図１に示すように太陽電池セル１がステージ走査方向４へ走査されることによって、レーザビームに対して相対的に走査され、楕円に成型されたレーザビームを太陽電池セル１に走査照射させることができる。これにより、レーザによる切断加工もしくはレーザによる溝形成加工と物理的割断をおこなう。

図１１は、光起電力装置の製造方法において真円の照射レーザビーム２ａを用いた切断加工の加工結果の断面形状を示す図である。図１１のように、太陽電池セルが除去された部分６に再溶着が生じると加工した裏面電極５２が接着してしまい、特性が下がる。このため、太陽電池セル１には、レーザによる切断加工もしくはレーザによる溝形成加工と物理的割断して分断する裏面電極５２にあらかじめ間隔を設けているため、ＢＳＦ層５１が形成される領域もそれに応じて範囲が限られている。

しかし、本発明の実施の形態３にかかる光起電力装置の製造方法においては、楕円ビーム１６で加工をおこなうことで図１２に示す太陽電池セルが除去された部分６での再溶着を防ぐことができ、切断部に裏面電極５２を有する構造部分ごと分断することが可能になるため、裏面電極５２作成時に形成されるＢＳＦ層５１の面積を大きくとることができる。また、楕円ビーム１６で加工をおこなう構造部分が電極を含んでいる場合は、レーザによる溝形成加工とその後の物理的割断の場合においても同様の効果を得ることができる。

すなわち、太陽電池セルを分割するためにレーザによる切断加工もしくはレーザによる溝形成加工をおこなう際に再溶着が生じると、溶融した電極同氏が接着してしまい、特性が落ちる。そのため従来は、レーザによる切断加工もしくはレーザによる溝形成加工と物理的割断して分断する電極部にあらかじめ間隔を設けていた。そのため、ＢＳＦ層を形成可能な範囲が限られていた。

しかし、本実施の形態においては楕円形状のレーザビームを用いることにより太陽電池セルを受光面側から再溶着を生じさせない加工をおこなうことが可能となる。これにより、切断部に電極のある構造部分ごと分断するため、ＢＳＦ層の面積を大きくとることが可能となる。

更に、本願発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、上記実施の形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出されうる。

例えば、上記実施の形態１乃至３それぞれに示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出されうる。更に、上記実施の形態１乃至３にわたる構成要件を適宜組み合わせてもよい。

以上のように、本発明にかかる光起電力装置の製造方法は、太陽電池セルを分割するレーザによる切断加工もしくはレーザによる溝形成加工に有用であり、特に、結晶シリコン系太陽電池の太陽電池セルを分割して得られる光起電力装置の製造に適している。

１ 太陽電池セル
２ 照射レーザビーム
２ａ 真円の照射レーザビーム
２ｂ 楕円の照射レーザビーム
３ 再溶着部分
４ ステージ走査方向
５ レーザビーム照射面
６ 太陽電池セルが除去された部分
７ 穴
８ 溶融して固まった白色部分
９ 再溶着のない加工断面
１０ 溶融した太陽電池セルが飛散する方向
１１ レーザ発振器
１２ 真円ビーム
１３ ビーム径調整光学系
１４ 楕円成形光学系
１５ 導光ミラー
１６ 楕円ビーム
１７ 集光レンズ
１８ ステージ固定台
２２ 受光面
４１ 基本波パルスレーザ
４５ Ｎ層
４６ Ｐ層
４７ Ｐ層が混ざった再溶着部
５１ ＢＳＦ層
５２ 裏面電極

Claims (6)

1. 太陽電池セルに吸収される波長を有するパルスレーザ発振器から放射されたレーザビームのビーム形状を成形することにより、太陽電池セルに照射する照射レーザビームの形状を楕円にする工程と、
   前記照射レーザビームを走査することにより前記太陽電池セルを局部的に溶融させて切断加工もしくは溝形成加工後にその部分を物理的割断して前記太陽電池セルを分割する加工工程を備え、
   前記加工工程において、前記楕円の長径方向が前記照射レーザビームの走査方向に平行で、前記楕円の短径方向が前記照射レーザビームの走査方向に垂直である
   ことを特徴とする光起電力装置の製造方法。
2. 前記楕円の短径に対する長径の比が１：４未満である
   ことを特徴とする請求項１に記載の光起電力装置の製造方法。
3. 前記レーザ発振器は基本波のパルスレーザ発振器である
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の光起電力装置の製造方法。
4. 前記照射レーザビームを前記太陽電池セルの受光面側から照射する
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の光起電力装置の製造方法。
5. 前記太陽電池セルを分割する光起電力装置の製造方法において、
   切断部が裏面電極およびＢＳＦ層のある構造部分である
   ことを特徴とする請求項４に記載の光起電力装置の製造方法。
6. 前記太陽電池セルは前記照射レーザビームを照射される表面の面方位が(１００)の単結晶シリコンであり、
   前記走査方向は結晶方位[１１０]であり、[０１０]または[１００]に対して４５度の角度をなす方向である
   ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の光起電力装置の製造方法。