JP4414521B2

JP4414521B2 - 光電変換装置および光電変換装置の品質管理システム

Info

Publication number: JP4414521B2
Application number: JP28566499A
Authority: JP
Inventors: 和典澤井; 将史平石
Original assignee: Kaneka Corp
Current assignee: Kaneka Corp
Priority date: 1999-10-06
Filing date: 1999-10-06
Publication date: 2010-02-10
Anticipated expiration: 2019-10-06
Also published as: JP2001111071A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光電変換装置および光電変換装置の品質管理システムに係り、特に、光電変換装置製造工程のすべての工程において、品質の管理を、安価で簡易なシステムで、迅速な管理を可能とする光電変換装置および光電変換装置の品質管理システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
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。
【０００３】
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のは、各工程を異なる条件で行わなければならない。
【０００４】
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上で、各工程の管理を統一して行うことが必要である。
【０００５】
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とが統一して管理されなければならない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
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。
【０００７】
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、簡易で安価な装置で、容易にかつ統一して行うことを可能とする、光電変換装置および光電変換装置の品質管理システムを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
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、成膜工程前の基板の表面の所定の位置に、以後の工程に対する耐性を有する第１のマークを付し、以後の工程においてこのマークを読取ることにより、工程の管理を行うとともに、その後に、視認性に優れた安価な第２のマークを付し、この第２のマークにより、特性値等の管理を行うことにより、即ち、異なる２つのマークを用いることにより、光電変換装置の品質管理を統一して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。
【０００９】
即ち、本発明は、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、および、裏面電極層のスクライブ工程を含む、光電変換装置の太陽電池モジュールの製造工程において用いられる光電変換装置の品質管理システムであって、前記品質管理システムは、基板に二次元コードの第１のマークを付す手段と、前記基板に付された第１のマークから読取られた情報によりその後の製造工程を管理する手段と、前記基板に第２のマークを付す手段と、前記基板に付された第２のマークから読取られた情報によりその後の管理をする手段と、を具備し、前記第１のマークおよび前記第２のマークから読取られる情報をサーバーに保存する手段をさらに有し、前記第１のマークおよび前記第２のマークから読取られる情報は、コンピューター管理され、前記第２のマークは、第１のマークに比べそのサイズが大きく、視認性に優れたものであり、第２のマークを付す手段は、封止された太陽電池モジュールの基板の裏面に第２のマークを付す手段であり、基板に第１のマークを付す前記手段は、前記光電変換装置の太陽電池モジュールの製造工程の初期の段階において前記透明電極層が成膜されたガラス基板に付す手段であり、第１のマークから読取られた情報によりその後の製造工程を管理する手段は、封止工程前の工程管理を行い、第２のマークから読取られた情報によりその後の管理をする手段は、第２のマークにより、封止工程後の管理を行い、工程の段階に応じて、前記第１のマークと前記第２のマークとを使い分け、コンピューター管理することにより、前記光電変換装置の太陽電池モジュールの製造工程および品質管理を行う前記品質管理システムである。
また、光電変換装置の太陽電池モジュールの製造工程は、発電部と周縁部とを分離するためのスクライブ工程、をさらに有する光電変換装置の品質管理システムである。
【００１０】
本発明の品質管理システムに使用される第１のマークは、その後の工程に対する耐性を有するものであることが好ましい。即ち、第１のマークは、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ない印刷により付すことが好ましい。
【００１１】
そのような印刷の方法としては、クロームや銀などの金属膜をレーザーにより転写する方法、金属をレーザーにより蒸着する方法を用いることが出来る。
【００１２】
第１のマークは、基板表面に直接印刷することにより形成された二次元コード、バーコード、文字、および数字からなる群から選ばれた少なくとも１種とすることが出来る。
【００１３】
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、二次元コードとは、水平・垂直（横・縦）の両方向に情報をコードである。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る。従って、マークが付される領域の制限から考え、二次元コードが好ましい。
【００１４】
第１の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、ＣＣＤカメラ方式を用いることが出来る。
【００１５】
第２のマークは、安価に形成することが出来、視認性に優れたものであることが好ましい。即ち、薄膜処理工程が終了した後には、基板の裏面に付することが出来るので、バーコード、文字、および数字からなる群から選ばれた少なくとも１種を印刷したラベルを貼り付ける等、人手で容易に付することが出来るものを用いることが望ましい。
【００１６】
なお、付着させた二次元コード等のマークが、ＣＶＤ工程、スパッタ工程等の真空工程において、不純物を生じさせないような、各工程に影響を及ぼさない材料、付着方法を採用することが必要とされる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
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、第１のマーク、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第１のマーク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、第１のマーク３の読みとりが困難となるからである。
【００１８】
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。
【００１９】
このような、第１のマーク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。
【００２０】
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、第１のマーク３にレーザー光が照射されると、第１のマーク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、第１のマーク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。
【００２１】
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ことがある。
【００２２】
第１のマーク３が付されるガラス基板は、第１のマーク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。
【００２３】
第１のマーク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、リード取付け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、第１のマークの読取り装置が配置され、ガラス基板に付された第１のマーク３は、読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。
【００２４】
読取り装置により読み取られた情報は、次に、第２のマーク、例えばバーコードラベルに印刷されたバーコードおよび文字として、今度は基板の裏面に付される。
【００２５】
その後、検査工程において、この、第２のマークの情報は、再びバーコードラベルに印刷され、基板の裏面に付され、後の工程に送られる。或いは、製品Ｎｏ．が印刷されたラベルが、基板の裏面に付され、製品として入庫される。
【００２６】
この第２のマークは、例えばバーコードが印刷されたラベルを単に貼り付けることにより付することが出来るため、基板の表面に直接印刷される第１のマーク、例えば二次元コードのような、比較的高価なマークに比べ、安価なマークであり、かつ二次元コードのような高価な読取り取り装置を必要とせず、また、第１のマークに比べ第２のマークはサイズを大きくすることができ、視認性に優れている。
【００２７】
以上のように、工程の段階に応じて、２種類のマークを使い分け、これらが有する情報と、各工程の処理日時、系列の番号、測定データ、ランク（判定）等の情報とをコンピューター管理することにより、太陽電池の工程および品質管理を、統一して、効率よく行うことが可能である。
【００２８】
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、基板Ｎｏ等の基板に関する情報を示す二次元コード３が、金属転写マークにより印刷されている。
【００２９】
この二次元コード３には、基板Ｎｏ以外にも、基板メーカー、基板品種、基板ロットＮｏ、基板品種等の種々の情報を含むことができる。これらの二次元コード３に含まれている情報は、サーバーに保存される。
【００３０】
二次元コード３が印刷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。
【００３１】
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。
【００３２】
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層を順次堆積して半導体層を形成する。
【００３３】
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。
【００３４】
このレーザスクライブ工程の後に、二次元コードリーダが配置されていて、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み取られるとともに、処理日時、処理系列等の情報が、サーバに追加される。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
このレーザスクライブ工程の後に、二次元コードリーダが配置されていて、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み取られるとともに、処理日時、処理系列等の情報が、サーバに追加される。
【００３９】
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。
【００４０】
この取り出し電極形成工程の後に、二次元コードリーダが配置されていて、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み取られる。読み取られた基板Ｎｏ．は、品種略号およびランクとともに、バーコードおよび文字としてバーコードラベルに印刷され、このバーコードラベルが基板の裏面の端部に貼られる。
【００４１】
その後、パシベーション樹脂等を塗布することにより、太陽電池の封止が行われる。封止後に、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。この際、バーコードが読取られるとともに、測定データは、サーバに追加される。
【００４２】
この検査工程の後、製品Ｎｏ．が文字としてラベルに印刷され、このラベルが基板の裏面の端部に貼られるとともに、完成した太陽電池モジュールが入庫される。
【００４３】
以上のように、本実施形態に係る品質管理システムでは、基板の表面の端部に付された、工程に対する耐性に優れた二次元コードにより、封止工程前の工程管理が行われるとともに、基板の裏面の端部に付された、安価で視認性に優れたバーコードにより、封止工程後の工程管理が行われる。
【００４４】
これらの２種類のマークに含まれ、各工程で読み取られた情報が、各工程で入力された情報とともに処理されることにより、工程管理および品質管理を統一して行うことが可能となった。
【００４５】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によると、工程の段階に応じて、２種類のマークを使い分け、これらが有する情報と、各工程の処理日時、系列の番号、測定データ、ランク（判定）等の情報とをコンピューター管理することにより、太陽電池の工程および品質管理を、統一して、効率よく行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】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２】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…第１のマーク（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

透明電極層のスクライブ工程、半導体層のスクライブ工程、および、裏面電極層のスクライブ工程を含む、光電変換装置の太陽電池モジュールの製造工程において用いられる光電変換装置の品質管理システムであって、前記品質管理システムは、
基板に二次元コードの第１のマークを付す手段と、
前記基板に付された第１のマークから読取られた情報によりその後の製造工程を管理する手段と、
前記基板に第２のマークを付す手段と、
前記基板に付された第２のマークから読取られた情報によりその後の管理をする手段と、を具備し、
前記第１のマークおよび前記第２のマークから読取られる情報をサーバーに保存する手段をさらに有し、前記第１のマークおよび前記第２のマークから読取られる情報は、コンピューター管理され、
前記第２のマークは、第１のマークに比べそのサイズが大きく、視認性に優れたものであり、
第２のマークを付す手段は、封止された太陽電池モジュールの基板の裏面に第２のマークを付す手段であり、
基板に第１のマークを付す前記手段は、前記光電変換装置の太陽電池モジュールの製造工程の初期の段階において前記透明電極層が成膜されたガラス基板に付す手段であり、
第１のマークから読取られた情報によりその後の製造工程を管理する手段は、封止工程前の工程管理を行い、
第２のマークから読取られた情報によりその後の管理をする手段は、第２のマークにより、封止工程後の管理を行い、
工程の段階に応じて、前記第１のマークと前記第２のマークとを使い分け、コンピューター管理することにより、前記光電変換装置の太陽電池モジュールの製造工程および品質管理を行う前記品質管理システム。
前記光電変換装置の太陽電池モジュールの製造工程は、発電部と周縁部とを分離するためのスクライブ工程、をさらに有する請求項１に記載の光電変換装置の品質管理システム。
前記第１のマークは、前記その後の製造工程に対する耐性を有するものである請求項１に記載の光電変換装置の品質管理システム。