JP2013152980A - Patterning method of amorphous silicon solar cell - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a patterning method which allows for processing with a certain groove width by suppressing damage on the thin film layer of an a-Si solar cell.SOLUTION: An a-Si solar cell has such a structure that a surface electrode 2, an a-Si layer 3, and a back electrode are laminated in this order on a transparent substrate 1, and the back electrode has a metal electrode layer 5 formed on at least the outermost side. The patterning method of the a-Si solar cell for patterning the back electrode, includes a damage line formation step for forming a damage line, i.e., a scribe line with scars, on the back electrode including the metal electrode layer 5 by performing pressure contact rolling along a scheduled grooving line assumed on the metal electrode layer 5, by using a grooved cutter wheel 6 having irregularities continuous to a circumferential ridge line 6b, and a back electrode removing step for removing the back electrode including the metal electrode layer 5 along the damage line.

Description

本発明は、アモルファスシリコン太陽電池（以下、「ａ−Ｓｉ太陽電池」と略す）のパターニング方法に関し、さらに詳細には、金属電極層を含む裏面電極をパターニングする方法に関する。   The present invention relates to a patterning method for an amorphous silicon solar cell (hereinafter abbreviated as “a-Si solar cell”), and more particularly to a method for patterning a back electrode including a metal electrode layer.

ａ−Ｓｉ太陽電池には、図１に示すように、透明基板であるガラス基板１上に表面電極である透明導電膜層２、光電変換層であるａ−Ｓｉ層３、緩衝層としての透明導電膜からなる中間層４、金属電極層５が積層された構造を有するものがある。ここでは中間層４と金属層５とで裏面電極を形成する。
このような構造のａ−Ｓｉ太陽電池は、ガラス基板１側から光（太陽光）が入射し、表面電極側の透明導電膜層２を透過してｐｉｎ型のａ−Ｓｉ層３により光電変換される。裏面電極には金属電極層５が用いられ、ａ−Ｓｉ層３で吸収されなかった光を金属電極層５で反射して再びａ−Ｓｉ層３で吸収させる。そのため、金属電極層５としてチタン、銀等の反射率の高い金属材料が蒸着やスパッタ等で形成される（特許文献１参照）。また、ａ−Ｓｉ層３へ直接金属電極層５を蒸着すると、ａ−Ｓｉ層３に衝突する金属粒子の影響でａ−Ｓｉ層３がダメージを受けて変換効率に影響が及ぶおそれがあるので、これを緩衝するために、中間層４としてＩＴＯ膜やＳｎＯ２膜（裏面ＴＣＯ層）を形成することもなされている（特許文献２参照）。 In the a-Si solar cell, as shown in FIG. 1, a transparent conductive film layer 2 as a surface electrode, an a-Si layer 3 as a photoelectric conversion layer, and a transparent as a buffer layer on a glass substrate 1 as a transparent substrate. Some have a structure in which an intermediate layer 4 made of a conductive film and a metal electrode layer 5 are laminated. Here, the back electrode is formed by the intermediate layer 4 and the metal layer 5.
In the a-Si solar cell having such a structure, light (sunlight) enters from the glass substrate 1 side, passes through the transparent conductive film layer 2 on the surface electrode side, and is photoelectrically converted by the pin-type a-Si layer 3. Is done. The metal electrode layer 5 is used for the back electrode, and light that has not been absorbed by the a-Si layer 3 is reflected by the metal electrode layer 5 and again absorbed by the a-Si layer 3. Therefore, a metal material having a high reflectance such as titanium or silver is formed as the metal electrode layer 5 by vapor deposition or sputtering (see Patent Document 1). Moreover, if the metal electrode layer 5 is directly deposited on the a-Si layer 3, the a-Si layer 3 may be damaged by the influence of the metal particles colliding with the a-Si layer 3, and the conversion efficiency may be affected. In order to buffer this, an ITO film or a SnO 2 film (back TCO layer) is also formed as the intermediate layer 4 (see Patent Document 2).

ａ−Ｓｉ太陽電池の製造工程では、表面電極をパターニングするＰ１加工、ａ−Ｓｉ層３をパターニングするＰ２加工、裏面電極をパターニングするＰ３加工と呼ばれるパターニング工程が含まれる。このうち、金属電極層５までの積層構造を形成した後に行われるＰ３加工工程では、裏面電極である金属電極５や中間層４とともに、ａ−Ｓｉ層３まで除去する溝加工を行って裏面電極側をセル分離するパターニングが行われる。   The manufacturing process of the a-Si solar cell includes a patterning process called P1 processing for patterning the surface electrode, P2 processing for patterning the a-Si layer 3, and P3 processing for patterning the back electrode. Among these, in the P3 processing step performed after the laminated structure up to the metal electrode layer 5 is formed, the back electrode is formed by performing the groove processing for removing the a-Si layer 3 together with the metal electrode 5 and the intermediate layer 4 which are the back electrodes. Patterning is performed to separate the sides of the cell.

ところで、金属電極層５は、金属特有の性質である「展性」を有している。したがって、ａ−Ｓｉ太陽電池の金属電極層５の面をパターニングする際に、パターニングツール（けがき用の溝加工用ツール）を用いて、機械的に金属電極層５を剥離させる溝加工を行うと、金属特有の展性の影響で直線的な剥離が困難になり、また剥離した金属膜が刃先にまとわりつき、やがて刃先に付いた金属膜が邪魔になって、除去しない限りそれ以上の剥離ができなくなる。
また、けがき加工に用いられるパターニングツール（溝加工ツール）は、一般に超硬合金や焼結ダイヤモンドのような硬い材料で形成されているものの、ここでの加工対象の１つであるａ−Ｓｉ層３は非常に硬い膜であるため、一般的なパターニングツールではａ−Ｓｉ層３まで機械的にスクライブすることは困難である。たとえパターニングツールの刃先で無理にスクライブしたとしても、展性によりパターニングが不要な部分まで引きちぎられてランダムに剥がれてしまい、一定幅できれいな溝を形成することができない。 By the way, the metal electrode layer 5 has “extensibility” which is a property peculiar to metals. Therefore, when patterning the surface of the metal electrode layer 5 of the a-Si solar cell, a groove processing for mechanically peeling the metal electrode layer 5 is performed using a patterning tool (a groove processing tool for scribing). Due to the unique malleability of the metal, linear peeling becomes difficult, the peeled metal film clings to the blade edge, and eventually the metal film attached to the blade gets in the way. become unable.
A patterning tool (grooving tool) used for scribing is generally formed of a hard material such as cemented carbide or sintered diamond, but a-Si, which is one of the objects to be processed here. Since the layer 3 is a very hard film, it is difficult to mechanically scribe up to the a-Si layer 3 with a general patterning tool. Even if the patterning tool is forcibly scribed with a cutting edge, the portion that does not require patterning is torn off due to malleability and peeled off at random, and a clean groove with a constant width cannot be formed.

したがって、従来から、ａ−Ｓｉ太陽電池における金属電極層を含む裏面電極のパターニングでは、メカニカルスクライブではなく、Ｐ１，Ｐ２加工も含めて、特許文献１に記載されているように、レーザスクライブによるＰ３加工を行うようにしていた。   Therefore, conventionally, in the patterning of the back electrode including the metal electrode layer in the a-Si solar cell, P3 by laser scribing is described as described in Patent Document 1 including P1 and P2 processing instead of mechanical scribing. I was trying to process.

特開２０１１−１８９４０８号公報JP 2011-189408 A 特開平６−３４２９２５号公報JP-A-6-342925

近年、ａ−Ｓｉ太陽電池の光電変換効率を向上させるため、電池各部の改良が行われている。その１つとして、表面電極である透明導電膜層２やガラス基板１についてはａ−Ｓｉ層３側の面をテクスチャ構造にして光が乱反射するようにし、一旦、ａ−Ｓｉ層３まで入射した光は再びガラス基板１側から逃げていきにくくすることにより、いわゆる「光閉じ込め効果」を得るようにしている。   In recent years, in order to improve the photoelectric conversion efficiency of an a-Si solar cell, each part of the battery has been improved. As one of them, for the transparent conductive film layer 2 and the glass substrate 1 which are surface electrodes, the surface on the a-Si layer 3 side is made to have a texture structure so that light is diffusely reflected, and once enters the a-Si layer 3. By making it difficult for light to escape from the glass substrate 1 side again, a so-called “light confinement effect” is obtained.

しかしながら、透明導電膜層２等をテクスチャ構造とすることで、入射光の光閉じ込め効果が得られる半面、レーザスクライブによるパターニングの際に、ガラス基板１側から入射させる加工用レーザビームもテクスチャ構造によって乱反射されてしまうことになり、基板上の溝加工予定位置だけに正確かつ狭い幅でレーザビームを照射してスクライブすることが困難になってきている。   However, by making the transparent conductive film layer 2 or the like have a textured structure, the light confinement effect of incident light can be obtained. On the other hand, the laser beam for processing incident from the glass substrate 1 side at the time of patterning by laser scribing also depends on the textured structure It becomes difficult to perform scribing by irradiating a laser beam with an accurate and narrow width only at the groove processing scheduled position on the substrate.

また、透明導電膜層２等にテクスチャ構造を設けない場合であっても、レーザスクライブの際に以下のような不具合が生じる。すなわち、ガラス基板１側からレーザを照射するレーザスクライブによって裏面電極を除去する場合、加工箇所への金属電極層５の溶融物の残留やバリの発生を防止するため、裏面電極（中間層４、金属電極層５）に高出力のレーザを照射する必要がある。このとき、高出力のレーザを使用することにより、加工箇所近傍のａ−Ｓｉ層３やガラス基板１に対して、熱によるダメージを与えるなどの不具合を生じてしまう。   Even when the transparent conductive layer 2 or the like is not provided with a texture structure, the following problems occur during laser scribing. That is, when the back electrode is removed by laser scribing that irradiates laser from the glass substrate 1 side, the back electrode (intermediate layer 4, intermediate layer 4, It is necessary to irradiate the metal electrode layer 5) with a high-power laser. At this time, using a high-power laser causes problems such as heat damage to the a-Si layer 3 and the glass substrate 1 in the vicinity of the processing location.

そこで本発明は、上記課題を解決し、ａ−Ｓｉ太陽電池の金属電極層を含む薄膜層を一定の溝幅で加工できるパターニング方法を提供することを目的とする。
また、レーザスクライブのときにａ−Ｓｉ層等に与えるダメージを抑えることができるパターニング方法を提供することを目的とする。 Then, this invention solves the said subject and it aims at providing the patterning method which can process the thin film layer containing the metal electrode layer of an a-Si solar cell by fixed groove width.
It is another object of the present invention to provide a patterning method capable of suppressing damage to an a-Si layer or the like during laser scribing.

上記目的を達成するために本発明では次のような技術的手段を講じた。
すなわち、透明基板上に表面電極、ａ−Ｓｉ層、裏面電極がこの順で積層され、前記裏面電極は、少なくとも最も外側に金属電極層が形成された構造のａ−Ｓｉ太陽電池における前記金属電極層を含む裏面電極のパターニングを行うａ−Ｓｉ太陽電池のパターニング方法であって、
（ａ）円周稜線部に突起と切り欠きとが交互に形成された溝付きカッターホイールを用いて、前記金属電極層に想定した溝加工予定ラインに沿って圧接転動させることにより、前記金属電極層を含む裏面電極に傷痕をともなったスクライブラインであるダメージラインを形成するダメージライン形成工程と、
（ｂ）前記ダメージラインに沿って前記金属電極層を含む裏面電極を除去する裏面電極除去工程とを含むようにしている。
ここで、「透明基板」としてはガラス基板が好ましいが、太陽光等の光を透過する透明樹脂基板であってもよい。また、「ａ−Ｓｉ層」はｐｉｎ型の積層構造が一般的であるが、一部をμクリスタル化した構造なども含まれる。また、「裏面電極」には少なくとも金属電極層が含まれるが、ａ−Ｓｉ層と金属電極層との間に緩衝用の中間層（裏面ＴＣＯ層）を設けるようにしてもよい。この場合の裏面電極には、金属電極層と中間層とが含まれることになる。 In order to achieve the above object, the present invention takes the following technical means.
That is, a surface electrode, an a-Si layer, and a back electrode are laminated in this order on a transparent substrate, and the back electrode is the metal electrode in an a-Si solar cell having a structure in which a metal electrode layer is formed at least on the outermost side. A patterning method for an a-Si solar cell for patterning a back electrode including a layer,
(A) Using the grooved cutter wheel in which protrusions and cutouts are alternately formed on the circumferential ridge line portion, the metal electrode layer is pressed and rolled along the groove processing scheduled line assumed in the metal electrode layer. A damage line forming step for forming a damage line that is a scribe line with a scar on the back electrode including the electrode layer;
(B) including a back electrode removing step of removing the back electrode including the metal electrode layer along the damage line.
Here, the “transparent substrate” is preferably a glass substrate, but may be a transparent resin substrate that transmits light such as sunlight. In addition, the “a-Si layer” generally has a pin-type stacked structure, but also includes a structure in which a part thereof is μ-crystal. The “back electrode” includes at least a metal electrode layer, but a buffer intermediate layer (back TCO layer) may be provided between the a-Si layer and the metal electrode layer. The back electrode in this case includes a metal electrode layer and an intermediate layer.

本発明によれば、少なくとも裏面電極の金属電極層に、溝付きカッターホイールの圧接転動によって形成される傷痕をともなったダメージラインが形成されるので、金属の物理的性質である展性があったとしても、ダメージラインに沿って分離できるようになり、また、金属電極層とａ−Ｓｉ層（または中間層）との結合力、付着力が弱められて剥離が促進されるようになる。具体的には、ダメージラインの直下や近傍に膜の浮き上がり現象が生じて、金属電極層（および中間層）の除去が容易となる。これにより、続いて行われる溝加工ツールによるけがき加工やレーザ光によるアブレーション加工による裏面電極除去工程の際に、小さな力（レーザ出力）で金属電極層、中間層、並びにａ−Ｓｉ層の溝加工を容易に、かつ精度よく行うことができる。   According to the present invention, at least the metal electrode layer of the back electrode is formed with a damage line with a scar formed by pressure rolling of the grooved cutter wheel, so that the malleability which is a physical property of the metal is present. Even so, separation along the damage line becomes possible, and the bonding force and adhesion force between the metal electrode layer and the a-Si layer (or the intermediate layer) are weakened, and peeling is promoted. Specifically, a phenomenon that the film floats immediately below or near the damage line is generated, and the metal electrode layer (and the intermediate layer) can be easily removed. Thus, in the subsequent back surface electrode removal process by scribing with a groove processing tool or ablation processing with laser light, grooves in the metal electrode layer, the intermediate layer, and the a-Si layer can be obtained with a small force (laser output). Processing can be performed easily and accurately.

（その他の課題を解決するための手段並びに効果）
上記発明において、裏面電極除去工程では、所定幅の刃先を圧接しながら移動することにより、当該所定幅で膜を剥離させる溝加工ツールを用いて、前記ダメージラインに沿って前記溝加工ツールを圧接移動して、前記金属電極層を含む裏面電極を除去してａ−Ｓｉ層が露出する溝を形成する剥離工程を含むようにしてもよい。
ここで、「所定幅」とは、パターニングする溝の幅に適した幅である。１回の移動だけで１つの溝をスクライブする場合は、パターニングする溝幅とほぼ同じ幅の刃先となる。また、複数回の移動により１つの溝をスクライブする場合は、パターニングする溝幅に比べて小さくすることができる。
これによれば、ダメージライン形成工程により、金属電極層はダメージラインに沿って簡単に剥離できるようになり、展性の影響を受けずに剥離することができる。 (Means and effects for solving other problems)
In the above invention, in the back electrode removal step, the groove processing tool is pressed along the damage line by using a groove processing tool that peels the film with the predetermined width by moving the blade edge with a predetermined width while pressing. A peeling step of moving and removing the back electrode including the metal electrode layer to form a groove in which the a-Si layer is exposed may be included.
Here, the “predetermined width” is a width suitable for the width of the groove to be patterned. When one groove is scribed by only one movement, the cutting edge has a width substantially the same as the groove width to be patterned. In addition, when one groove is scribed by a plurality of movements, it can be made smaller than the groove width to be patterned.
According to this, the metal electrode layer can be easily peeled along the damage line by the damage line forming step, and can be peeled without being affected by malleability.

さらに、剥離工程の後に、前記ａ−Ｓｉ層が露出した溝部分に対し、前記金属電極層を設けた側からレーザ光を照射することにより、前記ａ−Ｓｉ層をアブレーションにより除去するレーザアブレーション工程を含むようにしてもよい。
これにより、金属電極層を除去した側からレーザアブレーションができるようになり、透明基板側の表面電極層がテクスチャ構造であっても、正確かつ溝幅が一定の精度よい溝を加工することができる。 Further, after the peeling step, a laser ablation step of removing the a-Si layer by ablation by irradiating the groove portion where the a-Si layer is exposed from the side where the metal electrode layer is provided. May be included.
As a result, laser ablation can be performed from the side from which the metal electrode layer has been removed, and even when the surface electrode layer on the transparent substrate side has a textured structure, it is possible to process an accurate and accurate groove with a constant groove width. .

上記発明において、裏面電極除去工程では、透明基板側からレーザ光を照射することにより、金属電極層を含む裏面電極とａ−Ｓｉ層とをアブレーションにより除去するレーザアブレーション工程を含むようにしてもよい。
本発明によれば、先に裏面電極にダメージを与えてあるので、レーザ出力を抑えてアブレーションしても、容易に、かつ精度よくスクライブすることができる。 In the above invention, the back electrode removal step may include a laser ablation step of removing the back electrode including the metal electrode layer and the a-Si layer by ablation by irradiating laser light from the transparent substrate side.
According to the present invention, since the back electrode is previously damaged, even if ablation is performed while suppressing the laser output, scribing can be performed easily and accurately.

また、上記発明において、溝付きカッターホイールを金属電極層の１つの溝加工予定ラインに対し、間隔をあけて２回以上圧接転動させることにより、傷痕のある平行な複数本のダメージラインを形成するようにしてもよい。
これにより、２本のダメージラインに挟まれた金属電極層が剥離しやすくなっているので、次工程の溝加工ツールによるけがき加工やレーザ光によるアブレーション加工の際に、小さな力（レーザ出力）で、金属電極層を含む裏面電極およびａ−Ｓｉ層に対する幅広の溝加工を、容易に、かつ精度よく行うことができる。 Further, in the above invention, a plurality of parallel damage lines with scars are formed by pressing and rolling the grooved cutter wheel two times or more at intervals with respect to one groove processing scheduled line of the metal electrode layer. You may make it do.
As a result, the metal electrode layer sandwiched between the two damage lines can be easily peeled off, so a small force (laser output) can be applied during the scribing process using the grooving tool in the next process or the ablation process using laser light. Thus, wide groove processing can be easily and accurately performed on the back electrode including the metal electrode layer and the a-Si layer.

本発明の加工対象となるａ−Ｓｉ太陽電池の断面図。Sectional drawing of the a-Si solar cell used as the process target of this invention. 本発明において用いられる溝付きカッターホイールによるダメージライン形成工程を示す断面図。Sectional drawing which shows the damage line formation process by the cutter wheel with a groove | channel used in this invention. 本発明において用いられる溝付きカッターホイールの一例を示す正面図並びに側面図。The front view and side view which show an example of the cutter wheel with a groove | channel used in this invention. 本発明のパターニング方法で形成された溝部分の状態を示す模式図。The schematic diagram which shows the state of the groove part formed with the patterning method of this invention. 本発明のパターニング方法の一実施例を示す工程図。Process drawing which shows one Example of the patterning method of this invention. 本発明のパターニング方法の他の一実施例を示す工程図。Process drawing which shows another Example of the patterning method of this invention. 本発明において用いられる溝加工ツールの一例を示す斜視図。The perspective view which shows an example of the groove processing tool used in this invention.

以下において本発明のａ−Ｓｉ太陽電池のパターニング方法を、図面に基づいて具体的に説明する。
図１は、本発明のパターニング対象となるａ−Ｓｉ太陽電池の断面図であり、既述のように、ａ−Ｓｉ太陽電池Ｗは、ガラス基板１上に、ＩＴＯ，ＳｎＯ２等の透明導電膜層２からなる表面電極、ｐ層、ｉ層、ｎ層が積層されたａ−Ｓｉ層３からなる光電変換層、透明導電膜からなる緩衝層としての中間層４、チタン、銀等の金属電極層５が積層された構造にしてある。なお、中間層４と金属電極層５とによって裏面電極が構成される。 Hereinafter, the patterning method of the a-Si solar cell of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view of an a-Si solar cell to be patterned according to the present invention. As described above, an a-Si solar cell W is formed on a glass substrate 1 with a transparent conductive material such as ITO or SnO 2. Surface electrode made of film layer 2, p layer, i layer, photoelectric conversion layer made of a-Si layer 3 in which n layers are laminated, intermediate layer 4 as a buffer layer made of transparent conductive film, metal such as titanium, silver, etc. The electrode layer 5 is laminated. The intermediate layer 4 and the metal electrode layer 5 constitute a back electrode.

本発明は、主として金属電極層５を含む裏面電極を、機械的にパターニングして、セル分離を行うことが目的のパターニング方法であり、ここでは金属電極層５とともに裏面側の透明導電膜からなる中間層４についても機械的に除去することになる。
そして、機械的なパターニング後に、機械的剥離が困難なａ−Ｓｉ層３を、レーザスクライブによりアブレーションで除去することにより、裏面電極とａ−Ｓｉ層とをパターニングするいわゆる「Ｐ３加工」が完成することになる。 The present invention is a patterning method for the purpose of performing cell separation by mechanically patterning a back electrode mainly including a metal electrode layer 5. Here, the back electrode is made of a transparent conductive film on the back side together with the metal electrode layer 5. The intermediate layer 4 is also mechanically removed.
Then, after mechanical patterning, the a-Si layer 3 that is difficult to mechanically peel is removed by ablation by laser scribing, thereby completing the so-called “P3 processing” for patterning the back electrode and the a-Si layer. It will be.

本発明では、最初の工程として、まず図２（ａ），（ｂ）に示すように、溝付きカッターホイール６を使用し、この溝付きカッターホイール６をａ−Ｓｉ太陽電池Ｗの金属電極層５の表面に、形成すべき溝幅の間隔Ｓをあけて２回圧接転動（スクライブ）させる。これにより、少なくとも金属電極層５に傷痕のある平行な２本のダメージラインＬ１，Ｌ２を形成する（ダメージライン形成工程という）。ここでは溝付きカッターホイールを用いることにより、展性の強い金属電極層でも連続した点線状のスクライブライン（ダメージライン）を形成することができる。   In the present invention, as the first step, first, as shown in FIGS. 2A and 2B, a grooved cutter wheel 6 is used, and this grooved cutter wheel 6 is used as a metal electrode layer of an a-Si solar cell W. 5 is pressed and scribed (scribed) twice with an interval S of the groove width to be formed. Thereby, two parallel damage lines L1 and L2 having scratches are formed at least on the metal electrode layer 5 (referred to as a damage line forming step). Here, by using a grooved cutter wheel, a continuous dotted scribe line (damage line) can be formed even with a highly malleable metal electrode layer.

溝付きカッターホイール６の一例を図３で示す。図３において、（ａ）は側面図であり、（ｂ）は正面図である。この溝付きカッターホイール６は、直径２ｍｍ〜６ｍｍで厚み０．６ｍｍ〜１．５ｍｍ程度の超硬合金製の円盤ディスク６ａの外周部に、刃先となる稜線６ｂが角度α（約１００度〜１４０度）で形成され、その稜線６ｂには間欠的に小さな凹部６ｃが形成され、その結果、稜線部６ｂにおける凹部６ｃの間には凸部６ｄが形成されている。なお、凹部６ｃの稜線６ｂに沿った長さは７〜１５μｍ程度、稜線６ｂの外周からの凹部６ｃの深さは１〜５μｍ程度である。また、凸部６ｄの稜線６ｂに沿った長さは、６〜１５μｍ程度である。なお、この溝付きカッターホイール６は、例えば三星ダイヤモンド工業株式会社製スクライビングホイール「ＰＥＮＥＴＴ（登録商標）」を用いることができる。   An example of the grooved cutter wheel 6 is shown in FIG. 3A is a side view, and FIG. 3B is a front view. The grooved cutter wheel 6 has a ridgeline 6b serving as a cutting edge at an angle α (about 100 ° to 140 ° to the outer peripheral portion of a hard disk disc 6a having a diameter of 2 mm to 6 mm and a thickness of about 0.6 mm to 1.5 mm. The ridgeline 6b is intermittently formed with small concave portions 6c, and as a result, convex portions 6d are formed between the concave portions 6c in the ridgeline portion 6b. The length of the recess 6c along the ridge line 6b is about 7 to 15 μm, and the depth of the recess 6c from the outer periphery of the ridge line 6b is about 1 to 5 μm. Moreover, the length along the ridgeline 6b of the convex part 6d is about 6-15 micrometers. For example, a scribing wheel “PENETT (registered trademark)” manufactured by Samsung Diamond Industrial Co., Ltd. can be used as the grooved cutter wheel 6.

このような溝付きカッターホイール６の転動によって形成されたダメージラインＬ１，Ｌ２は、刃先となる凸部６ｄの連続した打撃によって点線状の小さな傷痕が金属電極層５（および中間層４）に形成されると同時に、左右のダメージラインＬ１，Ｌ２に挟まれた金属電極層５（および中間層４）は、ａ−Ｓｉ層３から少し浮き上がった剥離現象が生じる。   The damage lines L1 and L2 formed by the rolling of the grooved cutter wheel 6 have small dotted line scars on the metal electrode layer 5 (and the intermediate layer 4) due to continuous hitting of the convex portions 6d as the cutting edges. Simultaneously with the formation, the metal electrode layer 5 (and the intermediate layer 4) sandwiched between the left and right damage lines L1 and L2 has a peeling phenomenon that is slightly lifted from the a-Si layer 3.

図４のデータＮｏ．１は、発明者等によって上記のスクライブを行い、その結果を写真撮影したものを模式図化したものである。図４中の（Ａ）はダメージライン部分の平面図であり、（Ｂ）はダメージラインを横断する方向に段差計の針を走査して得られた表面プロファイルである。（Ｂ）の波状を有する線は金属電極層５の表面プロファイルを示し、左右の大きく盛り上がった波形がダメージラインＬ１，Ｌ２である。
図４（Ａ）の平面図にみられるように、溝付きカッターホイール６の圧接転動によって、２本の平行なダメージラインＬ１，Ｌ２が点線状の打撃痕跡、すなわち傷痕を残して形成される。同時に図４（Ｂ）の側面図にみられるように、ダメージラインＬ１，Ｌ２に挟まれた金属電極層５（および中間層４）が他の部分より少し浮き上がっており、この部分がダメージを受けて下方のａ−Ｓｉ層３との結合が緩み、両者間に小さな剥離現象が生じていることがわかる。 Data No. in FIG. 1 is a schematic diagram of the result of the above scribing by the inventors and a photograph of the result. 4A is a plan view of a damage line portion, and FIG. 4B is a surface profile obtained by scanning the step gauge needle in a direction crossing the damage line. The wavy line (B) shows the surface profile of the metal electrode layer 5, and the left and right raised waveforms are the damage lines L1, L2.
As shown in the plan view of FIG. 4A, two parallel damage lines L1 and L2 are formed by leaving the dotted striking traces, that is, scars, by the pressure rolling of the grooved cutter wheel 6. . At the same time, as shown in the side view of FIG. 4B, the metal electrode layer 5 (and the intermediate layer 4) sandwiched between the damage lines L1 and L2 is slightly lifted from the other portions, and this portion is damaged. It can be seen that the bond with the lower a-Si layer 3 is loosened and a small peeling phenomenon occurs between them.

このように、溝付きカッターホイール６の圧接転動によって点線のような傷痕を有するダメージラインＬ１，Ｌ２が形成されるので、金属の物理的性質である展性の影響が弱まってライン間に挟まれた部分をラインに沿って溝加工しやすくなるとともに、ダメージラインＬ１，Ｌ２の間の金属電極層５（および中間層４）に浮き上がり現象が生じているので、ライン間の金属電極層５（および中間層４）の除去が容易となる。したがって、以下に説明する溝加工ツールやレーザスクライブによるＰ３加工、すなわち、金属層５、中間層４、ａ−Ｓｉ層３の溝加工を容易に、かつ、精度よく行うことができる。   In this way, the damage lines L1 and L2 having scratches such as dotted lines are formed by the pressure rolling of the grooved cutter wheel 6, so that the influence of malleability, which is a physical property of metal, is weakened and sandwiched between the lines. Since it becomes easy to groove the portion along the line and the metal electrode layer 5 (and the intermediate layer 4) between the damage lines L1 and L2 is lifted, the metal electrode layer 5 between the lines ( Further, the intermediate layer 4) can be easily removed. Therefore, the P3 processing by the groove processing tool and laser scribing described below, that is, the groove processing of the metal layer 5, the intermediate layer 4, and the a-Si layer 3 can be performed easily and accurately.

本実施例では、まず図５（ｂ）に示すように、溝加工ツール７（けがきツール）を使用して、ダメージラインＬ１，Ｌ２に挟まれた金属電極層５を中間層４とともに除去してａ−Ｓｉ層３が露出する溝Ｍ１を加工する。   In this embodiment, first, as shown in FIG. 5B, the metal electrode layer 5 sandwiched between the damage lines L1 and L2 is removed together with the intermediate layer 4 by using a groove processing tool 7 (a scribing tool). Then, the groove M1 in which the a-Si layer 3 is exposed is processed.

溝Ｍ１の加工で使用される溝加工ツールは、ダメージラインＬ１とＬ２との間隔に対応する幅を有する刃先を金属電極層５の表面に圧接させて、金属電極層５の表面を相対的に１回移動させることにより、この幅での溝が加工できるようにしている。このような加工が可能な刃先としては、例えば、図７に示すような溝加工ツール７が好適である。   The groove processing tool used in the processing of the groove M1 relatively presses the surface of the metal electrode layer 5 by bringing a cutting edge having a width corresponding to the distance between the damage lines L1 and L2 into pressure contact with the surface of the metal electrode layer 5. By moving it once, a groove with this width can be processed. As a cutting edge capable of such processing, for example, a groove processing tool 7 as shown in FIG. 7 is suitable.

溝加工ツール７は、スクライブ装置（図示外）への取り付け部となる円柱状ボディ７１と、その先端部の刃先領域７２とからなり、刃先領域７２は超合金またはダイヤモンド等の硬質金属材料で作られている。刃先領域７２は、細長く延びる底面７３と、底面７３の短手方向の端辺から直角に立ち上がった前面７４並びに後面７５と、底面７３の長手方向の端辺から直角に立ち上がって互いに平行をなす左、右側面７８，７９とからなる。底面７３と前後面７４，７５とによって形成される角部がそれぞれ刃先７６，７７となる。   The grooving tool 7 includes a cylindrical body 71 serving as an attachment portion to a scribing device (not shown), and a cutting edge region 72 at the tip thereof. The cutting edge region 72 is made of a hard metal material such as a superalloy or diamond. It has been. The blade edge region 72 includes an elongated bottom surface 73, a front surface 74 and a rear surface 75 rising at right angles from the short side edge of the bottom surface 73, and a left rising from the long edge of the bottom surface 73 at right angles and parallel to each other. , Right side surfaces 78 and 79. Corner portions formed by the bottom surface 73 and the front and rear surfaces 74 and 75 are cutting edges 76 and 77, respectively.

底面７３の左右幅Ｓ１は、例えば３０〜６０μｍ（すなわちＰ３加工の溝幅が３０〜６０μｍの場合）が一般的であるが、要求される溝幅に合わせて設定される。また、刃先領域７２の有効高さ、すなわち、左右側面７８，７９並びに前後面７４，７５の高さＨは、０．５ｍｍ程度である。   The left-right width S1 of the bottom surface 73 is generally, for example, 30 to 60 μm (that is, when the P3 processing groove width is 30 to 60 μm), but is set according to the required groove width. The effective height of the cutting edge region 72, that is, the height H of the left and right side surfaces 78 and 79 and the front and rear surfaces 74 and 75 is about 0.5 mm.

この溝加工ツール７の刃先領域７２の長手方向をツールの移動方向に向け、かつ、ａ−Ｓｉ太陽電池Ｗに対して刃先部分の前面７４または後面７５を所定角度だけ、例えば６５〜７５度傾斜させ、所定の押圧力、例えば２〜５Ｎの押圧荷重をかけながら金属電極層５の表面を走行させる。これによりダメージラインＬ１，Ｌ２間の金属電極層５を中間層４とともに除去して、ａ−Ｓｉ層３が露出する溝Ｍ１を加工する。   The longitudinal direction of the cutting edge region 72 of the grooving tool 7 is directed in the moving direction of the tool, and the front surface 74 or the rear surface 75 of the cutting edge portion is inclined with respect to the a-Si solar cell W by a predetermined angle, for example, 65 to 75 degrees. The surface of the metal electrode layer 5 is caused to travel while applying a predetermined pressing force, for example, a pressing load of 2 to 5N. Thereby, the metal electrode layer 5 between the damage lines L1 and L2 is removed together with the intermediate layer 4, and the groove M1 in which the a-Si layer 3 is exposed is processed.

図４のデータＮｏ．２は、溝加工ツール７で上記溝Ｍ１を加工した図を示す。Ｎｏ．２（Ｂ）に示すように、ダメージラインＬ１，Ｌ２の間は左右の水平線（本来の太陽電池表面）より下方にあって溝Ｍ１が確実に形成されており、同時にＮｏ．２（Ａ）に示すように、溝Ｍ１が一定の溝幅できれいに形成されている。   Data No. in FIG. 2 shows a view of the groove M1 processed by the groove processing tool 7. FIG. No. 2 (B), between the damage lines L1 and L2, a groove M1 is surely formed below the left and right horizontal lines (original solar cell surface). As shown in FIG. 2 (A), the groove M1 is neatly formed with a constant groove width.

溝Ｍ１の加工に続いて、図５（ｃ），（ｄ）に示すように、溝Ｍ１に金属電極層５側からレーザ光を照射してａ−Ｓｉ層３をアブレーションで除去する。これにより表面電極である透明導電膜層２が露出する溝Ｍ２が形成されてＰ３加工が完成する。この場合、レーザ光は、展性のある金属電極層５を溝加工ツール７で除去された溝Ｍ１に向かって上方側から照射されるので、アブレーションによる金属粒子の発生がなくなって金属粒子によるａ−Ｓｉ層３等への影響をなくすようにすることができるとともに、レーザ光によるａ−Ｓｉ層３の除去が容易にできるようになり、溝幅が一定した精度のよいＰ３加工の溝Ｍ２を形成することができる。   Following the processing of the groove M1, as shown in FIGS. 5C and 5D, the groove M1 is irradiated with laser light from the metal electrode layer 5 side to remove the a-Si layer 3 by ablation. As a result, the groove M2 in which the transparent conductive film layer 2 as the surface electrode is exposed is formed, and the P3 processing is completed. In this case, since the laser beam is irradiated from the upper side toward the groove M1 from which the malleable metal electrode layer 5 is removed by the groove processing tool 7, the generation of metal particles due to ablation is eliminated, and a -The influence on the Si layer 3 and the like can be eliminated, and the a-Si layer 3 can be easily removed by laser light, and the groove M2 for P3 processing with high accuracy and a constant groove width can be formed. Can be formed.

この実施例では、溝付きカッターホイール６で形成されたダメージラインＬ１，Ｌ２を有するａ−Ｓｉ太陽電池Ｗに対して、光入射側であるガラス基板１の面からレーザ光を照射してＰ３加工を行うものである。
すなわち、図６（ａ），（ｂ）に示すように、溝付きカッターホイール６により形成されたダメージラインＬ１，Ｌ２を有するａ−Ｓｉ太陽電池Ｗに対し、ガラス基板１の下方からダメージラインＬ１，Ｌ２間の中央に向かってレーザ光を照射する。金属電極層５はその物理的性質である展性がダメージラインＬ１，Ｌ２で弱められているとともに、ダメージラインＬ１，Ｌ２の間の金属電極層５（および中間層４）に浮き上がり現象が生じているので、下方からのレーザ光によってａ−Ｓｉ層３の除去と同時にダメージラインＬ１，Ｌ２の間の金属電極層５（および中間層４）を容易に除去することができる。このとき、ダメージラインＬ１，Ｌ２が無い場合と比較して低出力のレーザ光での加工が可能となる。また、ダメージラインの存在によって溝幅が一定した精度のよいきれいなＰ３加工の溝Ｍ２を容易に形成することができる。 In this embodiment, the a-Si solar cell W having the damage lines L1 and L2 formed by the grooved cutter wheel 6 is irradiated with laser light from the surface of the glass substrate 1 on the light incident side to perform P3 processing. Is to do.
That is, as shown in FIGS. 6A and 6B, the damage line L1 from the lower side of the glass substrate 1 is applied to the a-Si solar cell W having the damage lines L1 and L2 formed by the grooved cutter wheel 6. , L2 is irradiated toward the center between L2. The metal electrode layer 5 is weakened in malleability, which is its physical property, at the damage lines L1 and L2, and the metal electrode layer 5 (and the intermediate layer 4) between the damage lines L1 and L2 is lifted. Therefore, the metal electrode layer 5 (and the intermediate layer 4) between the damage lines L1 and L2 can be easily removed simultaneously with the removal of the a-Si layer 3 by the laser beam from below. At this time, processing with a low-power laser beam is possible as compared with the case where there is no damage line L1, L2. In addition, it is possible to easily form a fine P3 processed groove M2 having a constant groove width due to the presence of the damage line.

上記実施例において、形成すべき溝幅の間隔Ｓをあけてダメージラインを２本形成したが、必ずしもその本数は限定されず、それ以上または以下であってもよい。例えば、図４のデータＮｏ．３に示すように、１本のダメージラインＬ３を金属電極層５に形成した場合でも、Ｎｏ．３（Ｂ）でみられるようにダメージラインＬ３部分が一部浮き上がっており、これにより、狭い溝幅ではあるが、溝加工ツールやレーザスクライブにより容易に金属電極層５および中間層４を剥離除去することができる。
また、溝幅の間隔Ｓを広げたいときは、１つの溝に対する圧接転動の回数を増やして、溝の両端のダメージラインＬ１，Ｌ２の間に別のダメージラインを追加してもよい。 In the above embodiment, two damage lines are formed with an interval S between the groove widths to be formed. However, the number of the damage lines is not necessarily limited, and may be more or less. For example, data No. 1 in FIG. As shown in FIG. 3, even when one damage line L3 is formed on the metal electrode layer 5, no. As shown in FIG. 3 (B), a part of the damage line L3 is lifted, and although this is a narrow groove width, the metal electrode layer 5 and the intermediate layer 4 can be easily removed by a groove processing tool or laser scribing. can do.
Further, when it is desired to increase the groove width interval S, the number of press-contact rolling with respect to one groove may be increased, and another damage line may be added between the damage lines L1 and L2 at both ends of the groove.

以上本発明の代表的な実施例について説明したが、本発明は必ずしも上記の実施形態に特定されるものでなく、その目的を達成し、請求の範囲を逸脱しない範囲内で適宜修正、変更することが可能である。   Although typical examples of the present invention have been described above, the present invention is not necessarily limited to the above-described embodiments. The present invention achieves its purpose and appropriately modifies and changes within the scope of the claims. It is possible.

本発明の方法は、ａ−Ｓｉ太陽電池のパターニング加工に利用することができる。   The method of the present invention can be used for patterning of a-Si solar cells.

Ｗ ａ−Ｓｉ太陽電池
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３ ダメージライン
Ｍ１，Ｍ２ 溝
１ ガラス基板（透明基板）
２ 透明導電膜層（表面電極）
３ ａ−Ｓｉ層
４ 中間層
５ 金属電極層
６ 溝付きカッターホイール
７ 溝加工ツール Wa-Si solar cells L1, L2, L3 Damage line M1, M2 Groove 1 Glass substrate (transparent substrate)
2 Transparent conductive layer (surface electrode)
3 a-Si layer 4 intermediate layer 5 metal electrode layer 6 grooved cutter wheel 7 groove processing tool

Claims (5)

透明基板上に表面電極、ａ−Ｓｉ層、裏面電極がこの順で積層され、前記裏面電極は、少なくとも最も外側に金属電極層が形成された構造のａ−Ｓｉ太陽電池における前記金属電極層を含む裏面電極のパターニングを行うａ−Ｓｉ太陽電池のパターニング方法であって、
（ａ）円周稜線部に突起と切り欠きとが交互に形成された溝付きカッターホイールを用いて、前記金属電極層に想定した溝加工予定ラインに沿って圧接転動させることにより、前記金属電極層を含む裏面電極に傷痕をともなったスクライブラインであるダメージラインを形成するダメージライン形成工程と、
（ｂ）前記ダメージラインに沿って前記金属電極層を含む裏面電極を除去する裏面電極除去工程とを含むａ−Ｓｉ太陽電池のパターニング方法。 A surface electrode, an a-Si layer, and a back electrode are laminated in this order on a transparent substrate, and the back electrode is formed of at least the metal electrode layer in an a-Si solar cell having a structure in which a metal electrode layer is formed on the outermost side. A patterning method for an a-Si solar cell that performs patterning of a back electrode including:
(A) Using the grooved cutter wheel in which protrusions and cutouts are alternately formed on the circumferential ridge line portion, the metal electrode layer is pressed and rolled along the groove processing scheduled line assumed in the metal electrode layer. A damage line forming step for forming a damage line that is a scribe line with a scar on the back electrode including the electrode layer;
(B) A patterning method for an a-Si solar cell including a back electrode removal step of removing a back electrode including the metal electrode layer along the damage line. （ｂ１）前記（ｂ）の裏面電極除去工程は、
所定幅の刃先を圧接しながら移動することにより、当該所定幅で膜を剥離させる溝加工ツールを用いて、前記ダメージラインに沿って前記溝加工ツールを圧接移動して、前記金属電極層を含む裏面電極を除去してａ−Ｓｉ層が露出する溝を形成する剥離工程を含む請求項１に記載のａ−Ｓｉ太陽電池のパターニング方法。 (B1) The back electrode removal step of (b)
Using the grooving tool for peeling the film with the predetermined width by moving while pressing the blade edge of the predetermined width, the grooving tool is moved in pressure contact along the damage line and includes the metal electrode layer The patterning method of the a-Si solar cell according to claim 1, comprising a peeling step of forming a groove in which the back electrode is removed to expose the a-Si layer. （ｃ）前記（ｂ１）の剥離工程の後に、
前記ａ−Ｓｉ層が露出した溝部分に対し、前記金属電極層を設けた側からレーザ光を照射することにより、前記ａ−Ｓｉ層をアブレーションにより除去するレーザアブレーション工程を含む請求項２に記載のａ−Ｓｉ太陽電池のパターニング方法。 (C) After the peeling step (b1),
The laser ablation process of removing the said a-Si layer by ablation by irradiating a laser beam from the side in which the said metal electrode layer was provided with respect to the groove part which the said a-Si layer exposed. A-Si solar cell patterning method. （ｂ２）前記（ｂ）の裏面電極除去工程は、
透明基板側からレーザ光を照射することにより、金属電極層を含む裏面電極とａ−Ｓｉ層とをアブレーションにより除去するレーザアブレーション工程を含む請求項１に記載のａ−Ｓｉ太陽電池のパターニング方法。 (B2) The back electrode removing step of (b)
The patterning method of the a-Si solar cell of Claim 1 including the laser ablation process of removing a back surface electrode and a-Si layer containing a metal electrode layer by ablation by irradiating a laser beam from the transparent substrate side. 前記溝付きカッターホイールを前記金属電極層の１つの溝加工予定ラインに対し、間隔をあけて２回以上圧接転動させることにより、傷痕のある平行な複数本のダメージラインを形成するようにした請求項１〜請求項４のいずれかに記載のａ−Ｓｉ太陽電池のパターニング方法。   A plurality of parallel damage lines with scars are formed by rolling the grooved cutter wheel against the one groove processing planned line of the metal electrode layer two times or more at intervals. The patterning method of the a-Si solar cell in any one of Claims 1-4.
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