JP5048843B2 - 太陽電池の製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、太陽電池の製造方法に係り、詳しくは薄膜太陽電池における特性の劣化を引き起こすことなく、この薄膜太陽電池に生じた構造欠陥を修復する技術に関する。
本願は、2008年09月22日に、日本国に出願された特願2008−242541号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
エネルギーの効率的な利用の観点から、近年、太陽電池はますます広く一般に利用されつつある。特に、シリコン単結晶を利用した太陽電池は、単位面積当たりのエネルギー変換効率に優れている。このシリコン単結晶を利用した太陽電池では、シリコン単結晶インゴットをスライスしたシリコンウエハが用いられている。このインゴットの製造には、大量のエネルギーを費やす必要があるため、その製造コストが高くなる。特に、屋外などに設置される大面積の太陽電池にシリコン単結晶を利用して実現しようとすると、相当な製造コストが掛かるのが現状である。そこで、より安価に製造可能なアモルファス(非晶質)シリコン薄膜を利用した太陽電池が、ローコストな太陽電池として普及している。
アモルファスシリコン太陽電池は、光を受けると電子とホールとを発生するアモルファスシリコン膜(i型)が、p型およびn型のシリコン膜で挟まれたpin接合と呼ばれる層構造の半導体膜と;この半導体膜の両面にそれぞれ形成された電極と;から構成されている。
太陽光によって発生した電子とホールとが、p型・n型半導体の電位差によって活発に移動し、この移動が連続的に繰り返されることで半導体膜両面の電極に電位差が生じる。
このようなアモルファスシリコン太陽電池は、たとえば以下のように作製される。まず、受光面側となるガラス基板上に、光透過性を有するTCO(Transparent Conducting Oxide)などの透明電極を第1導電層として形成する。そして、この第1導電層上にアモルファスシリコンからなる半導体膜を光電変換層として形成し、さらにこの光電変換層上に、裏面電極となるAg薄膜などを第2導電層として形成する。これら第1導電層と光電変換層と第2導電層とからなる構造体を備えたアモルファスシリコン太陽電池は、基板上に広い面積で均一に各層を成膜しただけでは、半導体膜両面の電位差が小さく、また、これらの抵抗値の問題もある。そのため、アモルファスシリコン太陽電池では、たとえば、構造体が所定のサイズごとに電気的に区画されて複数の区画素子として形成され、互いに隣接する区画素子どうしが電気的に接続されている。具体的には、基板上に広い面積で均一に形成された構造体に、レーザ光などでスクライブ線(スクライブライン)と称される溝を形成して多数の短冊状の区画素子とし、これらの区画素子どうしを電気的に直列に接続した構造とする。
このような構造のアモルファスシリコン太陽電池は、その製造段階で幾つかの構造欠陥が生じることが知られている。たとえば、アモルファスシリコン膜の成膜時に、このアモルファスシリコン膜内にパーティクルが混入したり、ピンホールが生じることがある。これらの構造欠陥により、第1導電層(透明電極)と第2導電層(裏面電極)とが局所的に短絡することがある。また、基板上に構造体を形成した後に、スクライブ線によって多数の区画素子に分割する際に、このスクライブ線に沿って第2導電層を成す金属膜が溶融して第1導電層に達し、第1導電層と第2導電層とが局所的に短絡することもある。
このように、光電変換層(半導体膜)の両面にそれぞれ配された第1導電層と第2導電層との間で局所的に短絡するような構造欠陥が構造体に生じると、アモルファスシリコン太陽電池の発電電圧の低下や、発電効率が低下するといった不具合が生じる。このため、従来のアモルファスシリコン太陽電池の製造工程では、このような短絡等の原因となる構造欠陥を検出し、この構造欠陥が生じている箇所を除去することにより、不具合を修復している。
このような構造欠陥が生じている箇所を構造体から絶縁させて修復するためには、たとえば特許文献1に記載されているように、レーザをこの箇所に照射して、構造欠陥が生じている箇所を絶縁させていた。この際、図15に示すように、基板側からl種類のレーザLを照射して光電変換層と第2導電層との2層が除去されたリペア線(R1〜R4)を形成していた。このリペア線(R1〜R4)がスクライブ線119(119a,119b)を越える(横断する)ように形成することで、構造欠陥Aの除去あるいは分離をしていた。
しかしながら、第1導電層と第2導電層とを電気的に導通させるスクライブ線119(119a,119b)を越えて(横断して)構造欠陥Aの除去を行なうと、構造欠陥Aが生じている領域Dの絶縁の効果が薄れてしまい、この領域Dを確実に絶縁させることが困難であった。
そこで、この領域Dを確実に絶縁させるためには、例えば特許文献2に開示されているような技術を用いて、第1導電層113と光電変換層114と第2導電層115との3層を除去する必要があった(図16A,16B参照)。
また、構造欠陥の原因が第1導電層113にある場合、この構造欠陥を修復するためには、第1導電層113と共に、光電変換層114および第2導電層115も一緒に除去せざるを得なかった。
ところが、図16Aに示すように、構造体112を構成する第1導電層113と光電変換層114と第2導電層115との3層の除去作業をレーザLの照射で一度に行なうと、図16Bに示すように、レーザLの照射により蒸発した第1導電層113の一部が、リペア線Rが形成された構造体112の光電変換層114及び第2導電層115の端部112aに残渣として付着する場合がある。そして、この蒸発した第1導電層113の一部が光電変換層114及び第2導電層115の端部112aに付着することで、新たな構造欠陥となって太陽電池特性の劣化をまねく虞があった。
特開昭59−99467号公報 特開2008−66453号公報
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、第1導電層と第2導電層とが局所的に短絡する構造欠陥を修復するため、レーザの照射により第1導電層と共に光電変換層および第2導電層も一緒に除去することが必要な場合に、太陽電池における特性の劣化を軽減することができる太陽電池の製造方法の提供を目的とする。
(1)本発明の太陽電池の製造方法は、基板と、この基板上に、第1導電層、光電変換層、及び第2導電層が順に重ねられた構造体と、を有し、この構造体が所定のサイズごとに電気的に区画されて複数の区画素子を成し、互いに隣接する前記区画素子どうしが電気的に接続された太陽電池の製造方法であって、前記複数の区画素子から構造欠陥が存在する領域を特定する欠陥領域特定工程と、前記領域又はその周囲にレーザ光線を照射し、前記構造欠陥を除去する修復工程と、を備え、前記修復工程は、前記構造体に第1レーザを照射し、前記領域を除去又は分離する工程αと、前記除去又は分離によって生じた前記構造体の端部に、第2レーザを照射して、前記端部をクリーニングする工程βと、を含み、前記第2レーザは、そのフォーカス位置が前記基板から離れるように前記第1レーザをデフォーカスしたレーザを用いる。
(2)上記(1)に記載の太陽電池の製造方法は、前記工程βは、前記基板の平面方向に前記第2レーザの照射位置を移動し、前記構造欠陥が存在しない側の前記構造体の端部に、前記第2レーザを照射してもよい。
(3)上記(2)に記載の太陽電池の製造方法は、前記工程βは、前記第2レーザの照射に代えて、レーザ光線の周波数が前記第1レーザとは異なり、かつ、そのフォーカス位置が前記第1レーザに比して前記基板から離れるようにデフォーカスされた第3レーザを照射してもよい。
(4)上記(1)または(2)に記載の太陽電池の製造方法は、前記工程αは、前記第1レーザの照射前に、フォーカス位置が前記第1レーザに比して前記基板から離れるようにデフォーカスした第4レーザを前記構造体に照射して溝部を形成する工程を更に有し、前記溝部の形成後、前記構造体の前記溝部に、前記第1レーザを照射してもよい。
上記(1)に記載の太陽電池の製造方法では、構造体に第1レーザを照射し、第1導電層と光電変換層と第2導電層の3層を除去して構造欠陥が存在する領域を除去又は分離する。その後、この第1レーザの照射によって形成された構造体の端部に、そのフォーカス位置が基板から離れるように第1レーザをデフォーカスした第2レーザを照射する。このデフォーカスにより、第2レーザは、光電変換層及び第2導電層のみを除去できる条件に変更される。ゆえに、第1レーザの照射により光電変換層の壁面(端部)に生じた新たな構造欠陥(第1レーザの照射により除去された第1導電層の付着)がこの第2レーザの照射によって除去されるため、構造体の端部をクリーニングできる。
したがって、第1導電層と第2導電層とが局所的に短絡する構造欠陥を修復するために、レーザの照射により第1導電層と共に光電変換層および第2導電層も一緒に除去することが必要な場合であっても、太陽電池における特性の劣化を軽減できる。
本発明の太陽電池の製造方法で作製される太陽電池の一例を示す要部拡大斜視図である。 図1に示す太陽電池の層構成の一例を示す断面図である。 本発明に係る太陽電池の製造方法の概要を示すフローチャートである。 構造欠陥の存在例を示す太陽電池の断面図である。 欠陥領域特定工程の様子を示す説明図である。 本発明に係る欠陥修復工程の第一の例を示す図である。 同欠陥修復工程の例を示す図である。 同欠陥修復工程の例を示す図である。 同欠陥修復工程の例を示す図である。 本発明に係る欠陥修復工程の第二の例を示す図である。 同欠陥修復工程の例を示す図である。 同欠陥修復工程の例を示す図である。 図7A〜7Cに示す欠陥修復工程の続きを示す図である。 図7A〜7Cに示す欠陥修復工程の続きを示す図である。 本発明に係る欠陥修復工程の第三の例を示す図である。 同欠陥修復工程の例を示す図である。 同欠陥修復工程の例を示す図である。 図9A〜9Cに示す欠陥修復工程の続きを示す図である。 図9A〜9Cに示す欠陥修復工程の続きを示す図である。 図9A〜9Cに示す欠陥修復工程の続きを示す図である。 本発明に係る欠陥修復工程の第四の例を示す図である。 同欠陥修復工程の例を示す図である。 同欠陥修復工程の例を示す図である。 図11A〜11Cに示す欠陥修復工程の続きを示す図である。 図11A〜11Cに示す欠陥修復工程の続きを示す図である。 本発明に係る欠陥修復工程の第五の例を示す図である。 同欠陥修復工程の例を示す図である。 同欠陥修復工程の例を示す図である。 図13A〜13Cに示す欠陥修復工程の続きを示す図である。 図13A〜13Cに示す欠陥修復工程の続きを示す図である。 図13A〜13Cに示す欠陥修復工程の続きを示す図である。 従来の欠陥修復工程の一例を示す図である。 従来の欠陥修復工程の他の一例を示す図である。 同欠陥修復工程の例を示す図である。
以下では、本発明に係る太陽電池の製造方法の一実施形態を、アモルファスシリコン型の太陽電池の場合を例に、図面に基づいて説明する。
図1は、本発明に係る太陽電池の製造方法により製造される、アモルファスシリコン型の太陽電池の一例を示す要部拡大斜視図である。また、図2は、図1に示す太陽電池の層構成を示す断面図である。
図1に示す太陽電池10は、光透過性を有する絶縁性の基板11と、この基板11の一面11aに形成された構造体12と、を有する。
基板11は、たとえば、ガラスや透明樹脂等、太陽光の透過性に優れ、かつ、耐久性のある絶縁材料からなる。この太陽電池10では、この基板11の他面11b側から太陽光Sが入射される。
構造体12は、光透過性を有する第1導電層(透明電極)13と、光電変換層14と、第2導電層(裏面電極)15と、を備えている。すなわち、第1導電層13、光電変換層14、及び第2導電層15、をこの順に重ねることにより、構造体12が形成されている。
第1導電層13は、光透過性を有する金属酸化物、たとえば、AZO[Al(アルミニウム)が添加されたZnO]やGZO[Ga(ガリウム)が添加されたZnO]、ITO(Indium Tin Oxide)等のTCOからなるTCO電極である。
光電変換層14は、たとえば、図2の上部に示すように、p型アモルファスシリコン膜17と;n型アモルファスシリコン膜18と;これらp型アモルファスシリコン膜17とn型アモルファスシリコン膜18との間に挟まれたi型アモルファスシリコン膜16と;からなり、pin構造またはnip構造を成す。この光電変換層14の厚さは、たとえば2〜300nmとすることができる。
また、光電変換層14は、アモルファスシリコンのpin構造もしくはnip構造に、マイクロクリスタルシリコンのpin構造もしくはnip構造を積層したタンデム構造とすることも可能である。
この光電変換層14に、基板11及び第1導電層13を通過した太陽光が入射し、太陽光に含まれるエネルギー粒子がi型アモルファスシリコン膜16に当たると、光起電力効果により電子とホールとが生じる。すると、p型アモルファスシリコン膜17とn型アモルファスシリコン膜18との電位差によって、電子はn型アモルファスシリコン膜18に向かって移動し、ホールはp型アモルファスシリコン膜17に向かってそれぞれ移動する。この移動が活発に連続的に繰り返されることで、第1導電層13と第2導電層15との間に電位差が生じる。これら電子とホールとを、第1導電層13と第2導電層15とからそれぞれ取り出すことで、光エネルギーを電気エネルギーに変換できる(光電変換)。
第2導電層15は、Ag(銀)やCu(銅)など導電性の金属膜によって構成されていれば良い。この第2導電層15の厚さは、たとえば2〜300nmとすることができる。
また、第2導電層15は、TCOと、金属または合金との積層構造とすることも可能である。TCOは、たとえばAZO、GZO、またはITO等である。金属または合金は、たとえばAgまたはAg合金[たとえばSn(錫)とAu(金)とを含有したAg]である。
構造体12は、第2導電層15及びその下層の光電変換層14に形成されたスクライブ線19によって、たとえば外形が短冊状の多数の区画素子21,21・・・に分割されている。これらの区画素子21,21・・・は、互いに電気的に区画されると共に、互いに隣接する区画素子21どうしの間で、たとえば電気的に直列に接続されている。これにより、この構造体12における電位差が大きくなり、より多くの電流を取り出すことができる。
スクライブ線19は、たとえば基板11の一面に均一に構造体12を形成した後、レーザなどによって第2導電層15と光電変換層14とを除去して、構造体12に所定の間隔で溝を形成することにより形成すれば良い。
構造体12をなす第2導電層15の上に、さらに絶縁性の樹脂などからなる保護層(図示せず)を形成するのが好ましい。
以上のような構成の太陽電池の製造方法を説明する。
図3は、本発明の太陽電池の製造方法を段階的に示したフローチャートである。このうち、特に構造欠陥の検出から修復に至る工程について詳述する。
まず、図1に示すように、透明な基板11の一面11a上に構造体12を形成する(構造体の形成工程:P1)。構造体12は、たとえば基板11側から順に、第1導電層13、光電変換層14、及び第2導電層15を積層したものであれば良い。
この構造体12の形成途中で、図4に示すように、光電変換層14にコンタミネーションが混入する構造欠陥A1や、光電変換層14に微細なピンホールが生じる構造欠陥A2などの不具合が発生する場合がある。これらの構造欠陥A(A1,A2)は、第1導電層13と第2導電層15との間を局所的に短絡(リーク)させ、太陽電池10の発電効率を低下させる。
次に、構造体12に向けて、たとえばレーザなどを照射して、スクライブ線19を形成し、図1に示すように、構造体12を短冊状の多数の区画素子21,21・・・に分割する(区画素子の形成工程:P2)。
以上のような工程を経て形成された太陽電池10は、次に、欠陥領域特定工程(P3)と欠陥修復工程(P4)とを経てから、保護層などが形成(P5)されて完成する。
欠陥領域特定工程(P3)では、それぞれの区画素子内で上述したA1〜A2に代表される構造欠陥が存在する領域(欠陥領域D)を特定する。
欠陥修復工程(P4)では、この欠陥領域特定工程で検出された、欠陥が存在する領域を除去あるいは分離して、区画素子(構造体)の修復を行なう。
以下、このような欠陥領域特定工程と欠陥修復工程との具体例を述べる。
<欠陥領域特定工程>
欠陥領域特定工程としては、欠陥箇所が特定されれば特に限定されるものではないが、たとえば抵抗値の測定、FF(fill factor :曲線因子)の測定、CCDカメラ等による撮像などが挙げられる。
図5に示すように、たとえば抵抗値の測定によって構造欠陥が存在する区画素子21s及び欠陥領域Dを特定する場合、短冊状の区画素子21の長手方向Lに沿っていくつかの測定点を設定し、互いに隣接する区画素子21,21どうしの間で抵抗値を測定する。欠陥領域Dとその近傍では、抵抗値が低下することから、この測定値の分布(抵抗値の低下)を観測することで、構造欠陥が存在する区画素子21s及び欠陥領域Dを特定できる。なお、図5中、黒塗りの丸で示す部分が抵抗値の低下を示しており、区画素子21sに構造欠陥が存在する場合、欠陥領域Dとその近傍を測定した際に、この区画素子21sの左側のゲージが、抵抗値の低下を示す。
この際、区画素子21の長手方向Lに沿って多数の探針が所定の間隔で配列された測定装置を用いて、区画素子21どうしの抵抗値の測定を、一回の探針の上下動で完了させてもよい。あるいは探針を区画素子21の長手方向Lに沿って走査させ、所定の測定点で探針の上下動を繰り返して測定する方法などでもよい。
このような欠陥領域特定工程における抵抗値の測定には、所定値のバイアス電圧の印加と、電流値の測定とを兼ねた1組2本の探針で行なう2探針式、または、所定のバイアス電流の印加と、電圧値の測定とを別な探針で行なう2組4本の探針からなる4探針式のいずれを用いても良い。これらの電圧値と電流値とから各抵抗値を算出する。
また、別な検出方法として、複数の抵抗値の閾値を決め、閾値ごとに端子の測定間隔を変更しても良い。たとえば、抵抗値の閾値X、Y、Z(ただし、X>Y>Z)とし、区画素子21の長手方向Lに沿って多数の探針が所定の間隔で配列された測定装置を用いて、互いに隣接する区画素子21,21どうしの間で抵抗値を測定する。測定で得られた抵抗値が閾値X以上の場合は、この測定箇所から探針10個分の間隔を空けた箇所の探針にて、次の抵抗値を測定する。測定で得られた抵抗値が閾値Y以上かつ閾値X以下となったら、この測定箇所から探針5個分の間隔を空けた箇所の探針にて、次の抵抗値を測定する。測定で得られた抵抗値が閾値Z以上かつ閾値Y以下となったら、この測定箇所から探針2個分の間隔を空けた箇所の探針にて、次の抵抗値を測定する。測定で得られた抵抗値が閾値Z以下となったら、各探針にて抵抗値を測定する。測定値が大きくなる場合は、逆に閾値を超える毎に測定間隔を広げて測定する。欠陥がある場合、測定で得られる抵抗値は徐々に変化していく(低下していく)ので、このように閾値毎に測定間隔を変更することで、迅速かつ正確に欠陥位置を検出できる。
FFの測定による欠陥領域の特定工程も同様に、互いに隣接する区画素子どうしのFFの値を比較し、特にFFの値が低く落ち込んでいる領域を構造欠陥の存在する領域として特定する。
CCDカメラの撮像による欠陥領域の特定は、たとえばCCDカメラに高倍率のレンズを組み合わせたものを用いて行なう。撮像した画像から構造欠陥の位置を判定するには、人間による目視判定や、コンピュータにより、被検査対象の区画素子の画像データと、予め撮像した欠陥の無い区画素子の画像データとの比較により行なっても良い。
以上のような欠陥領域特定工程を経て、構造欠陥が存在する領域が発見された太陽電池は、次に説明する欠陥修復工程に送られる。一方、構造欠陥が存在する区画素子が見つからない太陽電池は、そのまま良品として保護層の形成工程P6などを経て製品となる。
なお、上述した欠陥領域特定工程を複数回行なうことで、より詳細に構造欠陥が存在する部位を特定できる。この際、抵抗値の測定間隔は、前工程における抵抗値の測定間隔よりも細かく行なうことが好ましい。
また、抵抗値の測定やFFの測定、CCDカメラによる撮像を組合せ、欠陥領域を特定することも可能である。まず、抵抗値の分布やFFの測定を行なって、構造欠陥の存在する領域を特定する。その後、この絞り込まれた領域をCCDカメラ等の画像撮像手段で撮像することによって、区画素子21内で構造欠陥の存在する正確な位置をピンポイントで特定可能となる。
撮像による欠陥領域特定工程は、被検査物が大面積の場合には、多大な時間を要する。従って、この場合には、短時間で測定可能な抵抗値の分布によって構造欠陥の存在する領域を予め絞り込んだ後、小面積のこの領域のみに、撮像による欠陥領域特定工程を行なう。これにより、被検査物が大面積の場合であっても、極めて短時間で迅速に構造欠陥の正確な位置を特定可能になる。
<欠陥修復工程>
区画素子21において構造欠陥の正確な位置が特定されたら、次に太陽電池の構造欠陥A(A1,A2)を修復する(欠陥修復工程:P4)。この欠陥修復工程では、上述した欠陥領域特定工程にて特定された構造欠陥Aが存在する領域Dにレーザを照射し、この構造欠陥Aの存在する領域Dの第1導電層13と光電変換層14と第2導電層15とを取り除く。さらに、このレーザの照射による第1導電層の除去によって生じた新たな構造欠陥(光電変換層14の壁面(端部)に付着した第1導電層)を除去する。
すなわち、構造欠陥A(A1,A2)の修復は、構造体12に第1レーザを繰り返し照射し、欠陥領域特定工程において特定された構造欠陥の存在する領域Dを除去又は分離する工程αと、第1レーザのフォーカス位置が基板11から離れるように第1レーザがデフォーカスされた第2レーザを、この工程αによって生じた構造体12の端部に繰り返し照射して、構造体12の端部をクリーニングする工程βと、を含む。
この欠陥修復工程では、欠陥領域特定工程にて構造欠陥Aの区画素子21内での正確な位置が特定されているため、構造欠陥Aを含む最小限の範囲の構造体12だけを除去できる。さらに、構造欠陥Aの除去によって生じた新たな構造欠陥を除去するクリーニングをすることができる。
この欠陥修復工程は、下記の第1〜第5の欠陥修復方法によって行なう。
第1の欠陥修復方法は、構造体12に対して第1レーザを照射する工程αに引き続き、構造体12に対してレーザの照射位置を変えずに、第2レーザを照射する工程βを行なう。この際、第2レーザとしては、第1レーザのフォーカス位置が基板11から離れるように、第1レーザがデフォーカスされたレーザが用いられる。
第2の欠陥修復方法は、構造体12に対して第1レーザを照射する工程αに引き続き、レーザの照射位置を変えて第2レーザを構造体12に照射する工程βを行なう。この際、第2レーザとしては、第1の欠陥修復方法と同様のレーザが用いられる。
第3の欠陥修復方法は、構造体12に対して第1レーザを照射する工程αに引き続き、レーザの照射位置を変えずに第2レーザを照射し、さらに、レーザの照射位置を変えてこの第2レーザを照射する工程βを行なう。この際、第2レーザとしては、第1の欠陥修復方法と同様のレーザが用いられる。
第4の欠陥修復方法は、構造体12に対して第1レーザを照射する工程αに引き続き、レーザの照射位置を変えて第1レーザとは周波数の異なる第3レーザを照射する工程βを行なう。この際、第3レーザのフォーカス位置は、第1レーザのフォーカス位置よりも更に基板11から離れるように、デフォーカスされている。
第5の欠陥修復方法は、構造体12に対して第1レーザをする照射前に、第1レーザとはフォーカス位置が異なり、基板11から離れるようにデフォーカスされた第4レーザを照射し、そして、構造体12に対して第1レーザを照射する工程αを行なった後、引き続き、構造体12に対して第2レーザを照射する工程βを行なう。この際、第2レーザとしては、第1の欠陥修復方法と同様のレーザが用いられる。
以下、それぞれの方法について説明する。
〔第1の欠陥修復方法〕
図6A〜6Dは、レーザ照射により、構造欠陥が存在する領域を除去又は分離するリペア線R11を形成した後、このリペア線R11に生じた新たな構造欠陥をクリーニングする工程の一例を模式的に示した図である。図6A〜6Dに示す構造体12は、スクライブ線(図示せず)によって、たとえば外形が短冊状の多数の区画素子に分割されている。
まず、図6Aに示すように、構造体12に対して基板11側から第1レーザGL1をパルス状に照射する。この第1レーザGL1は、短冊状の区画素子21の長手方向に沿って照射していく。
第1レーザGL1としては、第1導電層13と光電変換層14と第2導電層15との3層を除去できれば特に限定されるものではなく、たとえば、SHG(Second Harmonic Generation)グリーンレーザ(緑色レーザ)を用いることができる。図6Aに示すように、第1レーザGL1のフォーカス位置F1は、基板11の一面側11aにあり、かつ構造体12から離れた位置にある。すなわち、第1レーザGL1は、構造体12に対してデフォーカスされている。
これにより、図6Bに示すように、構造体12を構成する3層(第1導電層13、光電変換層14及び第2導電層15)が除去されたリペア線R11を一度に形成できる。
SHGレーザは、レーザ第2高調波[レーザ基本波の2倍の周波数(波長の2分の1)]のレーザ光を発振するレーザ発振器である。SHGグリーンレーザは、このレーザ第2高調波として緑色光を発振するレーザ発振器である。このSHGグリーンレーザとしては、COレーザや、YAGレーザの第2高調波等がある。YAGレーザを用いる場合には、グリーンレーザ高調波の波長は532nmである。なお、第1レーザGL1として、SHGレーザではない緑色レーザを使用することも勿論可能である。
しかしながら、上述した方法で一度に3層を除去した場合、蒸発した第1導電層13の一部13sが、リペア線R11の一部の壁面、すなわち光電変換層14及び第2導電層15の端部12aに残渣として付着し、新たな構造欠陥となってしまう。
そこで、図6Cに示すように、これら光電変換層14及び第2導電層15の端部12aに、第2レーザGL2をパルス状に照射しながら、短冊状の区画素子21の長手方向に沿って移動していく。レーザ照射の際、第2レーザGL2の照射位置は、第1レーザGL1の照射位置から変えずに行なう。この第2レーザGL2としては、第1レーザGL1のフォーカス位置F1が基板11から離れるように、第1レーザGL1がデフォーカスされたレーザが用いられる。すなわち、第2レーザGL2のフォーカス位置F2は、第1レーザGL1のフォーカス位置F1よりも更に基板11(構造体12)から離れている。第1レーザGL1のフォーカス位置F1と第2レーザGL2のフォーカス位置F2との差を示すデフォーカス距離差D1は、たとえば1.0mmである。
このように、第1レーザGL1をデフォーカスした第2レーザGL2を用いることで、第2レーザGL2の照射条件が、光電変換層14及び第2導電層15のみを除去できる条件に変更される。すなわち、上述のようにデフォーカスされた第2レーザGL2では、第1導電層13に照射されるレーザのエネルギーが、第1レーザGL1のエネルギーよりも小さくなっている。このため、第2レーザGL2を照射しても、第1導電層13が除去されなくなっている。したがって、図6Dに示すように、蒸発した第1導電層13の一部13sが付着した光電変換層14及び第2導電層15の端部12aが除去されたリペア線R12を新たに形成できる。この際、上述したように第2レーザは、光電変換層14及び第2導電層15のみを除去するので、新たに第1導電層13の一部が蒸発して、この蒸発した第1導電層13の一部が再度リペア線R12に付着するようなことがなくなる。
これにより、第1導電層13の一部13sが蒸発して付着した光電変換層14及び第2導電層15の端部12aを、効果的にクリーニングできる。したがって、光電変換層14及び第2導電層15の端部12aに付着した第1導電層13の一部13sが原因となって、第1導電層13と第2導電層15とが短絡してしまう虞がなくなる。その結果、太陽電池の特性の劣化を防止できる。
光電変換層14には、レーザ照射により水素などのガスを発生するガス発生物質が含まれている。そのため、光電変換層14及び第2導電層15の端部12aに付着した第1導電層13の一部13sを除去するためにレーザを照射すると、このレーザのエネルギーは光電変換層14にて吸収され、上記のガス発生物質から高圧のガスが発生する。この高いガス圧力を利用することで、光電変換層14の除去に伴って第2導電層15も除去される。
ところが本実施形態の場合、第2レーザGL2は、第1レーザGL1よりもデフォーカスされている(第2レーザGL2のフォーカス位置F2が第1レーザのフォーカス位置F1よりも構造体12から離れている)ため、レーザ光線周辺部では、レーザ光のエネルギー密度が低下している。その結果、リペア線R12の第2導電層15の端部に、第2導電層15の一部が蒸発せずに残った、いわゆるバリ15sが生じる虞がある。
そこで、次にバリの生じる虞がない欠陥修復方法を、第2の欠陥修復方法として説明する。
〔第2の欠陥修復方法〕
図7A〜7C及び図8A〜8Bは、レーザ照射により、構造欠陥が存在する領域を除去又は分離するリペア線R11を形成した後、このリペア線R11に生じた新たな構造欠陥を、新たなレーザ照射によりクリーニングする工程の一例を模式的に示した図である。図7A〜7C及び図8A〜8Bに示す構造体12もまた、スクライブ線(図示せず)によって、たとえば外形が短冊状の多数の区画素子に分割されている。
まず、図7Aに示すように、構造体12に対して基板11側から第1レーザGL1をパルス状に照射する。この第1レーザGL1は、短冊状の区画素子21の長手方向に沿って照射していく。
第1レーザGL1としては、第1導電層13と光電変換層14と第2導電層15との3層を除去できれば特に限定されるものではなく、たとえば、SHGグリーンレーザ(緑色レーザ)を用いることができる。図7Aに示すように、上述した第1の欠陥修復方法と同様に第1レーザGL1は、そのフォーカス位置F1が構造体12から離れるように、基板11の一面11a側にてデフォーカスされている。なお、第1レーザGL1として、SHGレーザではない緑色レーザを使用することも勿論可能である。
これにより、図7Bに示すように、構造体12を構成する3層(第1導電層13、光電変換層14及び第2導電層15)が除去されたリペア線R11を一度に形成できる。
しかしながら、上述した方法で一度に3層を除去した場合、蒸発した第1導電層13の一部13sが、リペア線R11の一部の壁面、即ち光電変換層14及び第2導電層15の端部12aに残渣として付着し、新たな構造欠陥となってしまう。
そこで、図7Cに示すように、第2レーザGL2を、光電変換層14及び第2導電層15の一方の端部12aにパルス状に照射しながら、短冊状の区画素子21の長手方向に沿って移動していく。この際、図7Cの実線矢印で示すように、第2レーザGL2の照射位置を基板11の平面方向に移動して、レーザ照射を行なう。この第2レーザGL2としては、第1レーザGL1のフォーカス位置F1が基板11から離れるように、第1レーザGL1がデフォーカスされたレーザが用いられる。すなわち、第2レーザGL2のフォーカス位置F2は、第1レーザGL1のフォーカス位置F1よりも更に基板11(構造体12)から離れている。第1レーザGL1のフォーカス位置F1と第2レーザGL2のフォーカス位置F2との差を示すデフォーカス距離差D2は、たとえば1.0mmである。
そうすると、図8Aに示すように、蒸発した第1導電層13の一部13sが付着した光電変換層14及び第2導電層15の端部12aのうち、一方だけが除去されたリペア線r13を形成できる。
さらに、図8Aに示すように、第2レーザGL2の照射位置を同図中において実線矢印で示すように基板11の平面方向に(図7Cとは逆方向の平面方向に)移動して、光電変換層14及び第2導電層15の他方の端部12aにパルス状にレーザ光を照射しながら、短冊状の区画素子21の長手方向に沿って第2レーザGL2の照射位置を移動していく。
なお、この第2レーザGL2の照射は、少なくとも構造欠陥が存在しない側の区画素子の、光電変換層14及び第2導電層15の端部12aに行なえば良い。
そうすると、図8Bに示すように、蒸発した第1導電層13の一部13sが付着した光電変換層14及び第2導電層15の端部12aの他方も除去されたリペア線R13を新たに形成できる。この際、上述した第1の欠陥修復方法と同様に、第2レーザGL2は、光電変換層14及び第2導電層15のみを除去する条件となっているので、新たに第1導電層13の一部が蒸発して、この蒸発した第1導電層13の一部が再度リペア線R13に付着するようなことがなくなる。
これにより、第2導電層15の一部が蒸発せずに、リペア線の端部(第2導電層15の端部)に残る、いわゆるバリを発生させることなく、第1導電層13の一部13sが蒸発して付着した光電変換層14及び第2導電層15の端部12aを、より綺麗にクリーニングできる。したがって、リペア線の一部の壁面、すなわち光電変換層14及び第2導電層15の端部12aに付着した第1導電層13の一部13sが原因となって、第1導電層13と第2導電層15とが短絡してしまう虞をなくすことができる。その結果、太陽電池特性の劣化を防止できる。
〔第3の欠陥修復方法〕
図9A〜9C及び図10A〜10Cは、レーザ照射により、構造欠陥が存在する領域を除去又は分離するリペア線R11を形成した後、このリペア線R11に生じた新たな構造欠陥を、新たなレーザ照射によりクリーニングする工程の他の一例を模式的に示した図である。図9A〜9C及び図10A〜10Cに示す構造体12もまた、スクライブ線(図示せず)によって、たとえば外形が短冊状の多数の区画素子に分割されている。
まず、図9Aに示すように、構造体12に対して基板11側から第1レーザGL1をパルス状に照射する。この第1レーザGL1は、短冊状の区画素子21の長手方向に沿って照射していく。
第1レーザGL1としては、第1導電層13と光電変換層14と第2導電層15の3層を除去できれば特に限定されるものではなく、たとえばSHGグリーンレーザ(緑色レーザ)を用いることができる。図9Aに示すように、上述した第1の欠陥修復方法と同様に第1レーザGL1は、そのフォーカス位置F1が構造体12から離れるように、基板11の一面11a側にてデフォーカスされている。なお、第1レーザGL1として、SHGレーザではない緑色レーザを使用することも勿論可能である。
これにより、図9Bに示すように、構造体12を構成する3層(第1導電層13、光電変換層14、第2導電層15)が除去されたリペア線R11を一度に形成できる。
しかしながら、上述した方法で一度に3層を除去した場合、蒸発した第1導電層13の一部13sが、リペア線R11の一部の壁面、即ち光電変換層14及び第2導電層15の端部12aに残渣として付着し、新たな構造欠陥となってしまう。
そこで、図9Cに示すように、第2レーザGL2を、光電変換層14及び第2導電層15の端部12aにパルス状に照射しながら、短冊状の区画素子21の長手方向に沿って移動していく。このレーザ照射の際、第2レーザGL2の照射位置は、第1レーザGL1の照射位置から変えずに行なう。この第2レーザGL2としては、第1レーザGL1のフォーカス位置F1が基板11から離れるように、第1レーザGL1がデフォーカスされたレーザが用いられる。すなわち、第2レーザGL2のフォーカス位置F2は、第1レーザGL1のフォーカス位置F1よりも更に基板11(構造体12)から離れている。第1レーザGL1のフォーカス位置F1と第2レーザGL2のフォーカス位置F2との差を示すデフォーカス距離差D3は、たとえば1.0mmである。
第2レーザGL2の照射により、図10Aに示すように、蒸発した第1導電層13の一部13sが付着した光電変換層14及び第2導電層15の端部12aが除去されたリペア線R14を新たに形成できる。
ところが、第2導電層15の端部に、第2導電層15の一部が蒸発せずに残った、いわゆるバリ15sが生じる場合がある。
そこで、引き続き、図10Aに示すように、第2レーザGL2を、光電変換層14及び第2導電層15の一方の端部12aにパルス状に照射しながら、短冊状の区画素子21の長手方向に沿って移動していく。このレーザ照射の際、図10Aの実線矢印で示すように、第2レーザGL2の照射位置を基板11の平面方向に移動して、レーザ照射を行なう。
そうすると、図10Bに示すように、蒸発した第1導電層13の一部13sが付着した光電変換層14及び第2導電層15の端部12aの一方側だけが除去されたリペア線r15を形成できる。
さらに、引き続き、図10Bに示すように、第2レーザGL2の照射位置を、同図中において実線矢印で示すように基板11の平面方向に(図10Aとは逆方向の平面方向に)移動して、光電変換層14及び第2導電層15の他方の端部12aにパルス状に照射しながら、短冊状の区画素子21の長手方向に沿って第2レーザGL2の照射位置を移動していく。
なお、この第2レーザGL2の照射は、少なくとも構造欠陥が存在しない側の区画素子の、光電変換層14及び第2導電層15の端部12aにて行なえば良い。
そうすると、図10Cに示すように、蒸発した第1導電層13の一部13sが付着した光電変換層14及び第2導電層15の他方の端部12aも除去されたリペア線R15を新たに形成できる。
この際、上述した第1及び第2の欠陥修復方法と同様に、第2レーザは、光電変換層14及び第2導電層15のみを除去する条件となっているので、新たに第1導電層13の一部が蒸発して、この蒸発した第1導電層13の一部が再度リペア線R15に付着するようなことがなくなる。
これにより、第2導電層15の一部が蒸発せずに、リペア線の短部(第2導電層15の端部)に残った、いわゆるバリを除去しつつ、第1導電層13の一部13sが蒸発して付着した光電変換層14及び第2導電層15の端部12aを、より綺麗にクリーニングできる。したがって、リペア線の一部の壁面、すなわち光電変換層14及び第2導電層15の端部12aに付着した第1導電層13の一部13sが原因となって、第1導電層13と第2導電層15とが短絡してしまう虞をなくすことができる。その結果、太陽電池特性の劣化を防止できる。
〔第4の欠陥修復方法〕
図11A〜11C及び図12A〜12Bは、レーザ照射により、構造欠陥が存在する領域を除去又は分離するリペア線R11を形成した後、このリペア線R11に生じた新たな構造欠陥を、新たなレーザ照射によりクリーニングする工程のさらに他の一例を模式的に示した図である。
図11A〜11C及び図12A〜12Bに示す構造体12もまた、スクライブ線(図示せず)によって、たとえば外形が短冊状の多数の区画素子に分割されている。
まず、図11Aに示すように、構造体12に対して基板11側から第1レーザGL1をパルス状に照射する。この第1レーザGL1は、短冊状の区画素子21の長手方向に沿って照射していく。
第1レーザGL1としては、第1導電層13と光電変換層14と第2導電層15との3層を除去できれば特に限定されるものではなく、たとえばSHGグリーンレーザ(緑色レーザ)を用いることができる。図11Aに示すように、上述した第1の欠陥修復方法と同様に第1レーザGL1は、そのフォーカス位置F1が構造体12から離れるように、基板11の一面11a側においてデフォーカスされている。なお、第1レーザGL1として、SHGレーザではない緑色レーザを使用することも勿論可能である。
これにより、図11Bに示すように、構造体12を構成する3層(第1導電層13、光電変換層14及び第2導電層15)が除去されたリペア線R11を一度に形成できる。
しかしながら、上述した方法で一度に3層を除去した場合、蒸発した第1導電層13の一部13sが、リペア線R11の一部の壁面、すなわち光電変換層14及び第2導電層15の端部12aに残渣として付着し、新たな構造欠陥となってしまう。
そこで、図11Cに示すように、第3レーザGL3を、光電変換層14及び第2導電層15の一方の端部12aにパルス状に照射しながら、短冊状の区画素子21の長手方向に沿って移動していく。この際、図11Cの実線矢印で示すように、第3レーザGL3の照射位置を基板11の平面方向に移動して、レーザ照射を行なう。この第3レーザGL3としては、周波数が第1レーザGL1とは異なり、かつ第1レーザGL1のフォーカス位置F1が基板11から離れるように、第1レーザGL1がデフォーカスされたレーザが用いられる。すなわち、第3レーザGL3のフォーカス位置F2は、第1レーザGL1のフォーカス位置F1よりも更に基板11(構造体12)から離れている。第1レーザGL1のフォーカス位置F1と第3レーザGL3のフォーカス位置F2との差を示すデフォーカス距離差D4は、たとえば1.0mmである。
そうすると、図12Aに示すように、蒸発した第1導電層13の一部13sが付着した光電変換層14及び第2導電層15の端部12aのうち、一方だけが除去されたリペア線r16を形成できる。
第3レーザGL3としては、たとえばIR(InfraRed laser)レーザ(赤外光レーザ)とすることができる。IRレーザは、赤外光を発振するレーザ発振器である。赤外光は、波長780nmより長い光であり、熱線とも呼ばれているように熱作用の大きい光である。このIRレーザとしては、たとえば、COレーザや、YAGレーザが挙げられる。
YAGレーザの場合には、IRレーザ光は基本波(波長1064nm)である。
さらに、図12Aに示すように、第3レーザGL3の照射位置を、同図中において実線矢印で示すように基板11の平面方向(図11Cとは逆方向)に移動して、光電変換層14及び第2導電層15の他方の端部12aにパルス状にレーザ光を照射しながら、短冊状の区画素子21の長手方向に沿って第3レーザGL3を移動していく。
なお、この第3レーザGL3の照射は、少なくとも構造欠陥が存在しない側の区画素子の、光電変換層14及び第2導電層15の端部12aにて行なえば良い。
そうすると、図12Bに示すように、蒸発した第1導電層13の一部13sが付着した光電変換層14及び第2導電層15の端部12aの他方も除去されたリペア線R16を新たに形成できる。
この際、第3レーザGL3は、その波長に応じて上述した第1〜第3の欠陥修復方法と同様にデフォーカスすることで、光電変換層14及び第2導電層15のみを除去する条件となっている。そのため、新たに第1導電層13の一部が蒸発して、この蒸発した第1導電層13の一部が再度リペア線R16に付着するようなことがなくなる。
これにより、2導電層15の一部が蒸発せずに、リペア線の端部(第2導電層15の端部)に残る、いわゆるバリを発生させることなく、第1導電層13の一部13sが蒸発して付着した光電変換層14及び第2導電層15の端部12aを、より綺麗にクリーニングできる。したがって、リペア線の一部の壁面、すなわち光電変換層14及び第2導電層15の端部12aに付着した第1導電層13の一部13sが原因となって、第1導電層13と第2導電層15とが短絡してしまう虞をなくし、太陽電池特性の劣化を防止できる。
〔第5の欠陥修復方法〕
図13A〜13C及び図14A〜14Cは、2段階のレーザ照射により構造欠陥が存在する領域を除去又は分離するリペア線R11を形成した後、このリペア線R11に生じた新たな構造欠陥を、新たなレーザ照射によりクリーニングする工程の一例を模式的に示した図である。図13A〜13C及び図14A〜14Cに示す構造体12もまた、スクライブ線(図示せず)によって、たとえば外形が短冊状の多数の区画素子に分割されている。
まず、図13Aに示すように、第4レーザGL4を、構造体12に対して基板11側からパルス状に照射する。この第4レーザGL4は、短冊状の区画素子21の長手方向に沿って照射していく。第4レーザGL4としては、光電変換層14と第2導電層15の2層を除去できれば特に限定されるものではなく、たとえばSHGグリーンレーザ(緑色レーザ)とすることができる。図13Aに示すように、第4レーザGL4は、そのフォーカス位置F3が構造体12から離れるように、基板11の一面11a側にてデフォーカスされている。さらに、第4レーザGL4のフォーカス位置F3は、後の工程で使用する第1レーザGL1のフォーカス位置F1よりも更に基板11(構造体12)から離れている。なお、第4レーザGL4として、SHGレーザではない緑色レーザを使用することも勿論可能である。
これにより、図13Bに示すように、光電変換層14と第2導電層15とが除去された溝部r11を形成できる。
次いで、図13Bに示すように、溝部r11に対して、第1レーザGL1をパルス状に照射しながら、短冊状の区画素子21の長手方向に沿って移動していく。この際、第1レーザGL1の照射位置は、第4レーザGL4の照射位置から変えずに行う。この第1レーザGL1としては、第4レーザGL4のフォーカス位置F3が基板11に近づくように、第4レーザGL4がデフォーカスされたレーザが用いられる。すなわち、第1レーザGL1のフォーカス位置F1は、第4レーザGL4のフォーカス位置F3よりも基板11(構造体12)に近づいている。第1レーザGL1のフォーカス位置F1と第4レーザGL4のフォーカス位置F3との差を示すデフォーカス距離差D5は、たとえば1.0mmである。
これにより、図13Cに示すように、構造体12を構成する3層(第1導電層13、光電変換層14及び第2導電層15)が除去されたリペア線R11を形成できる。
しかしながら、上述した方法で光電変換層14及び第2導電層15の後から第1導電層13を除去した場合、蒸発した第1導電層13の一部13sが、リペア線R11の一部の壁面、すなわち光電変換層14及び第2導電層15の端部12aに残渣として付着し、新たな構造欠陥となってしまう。
そこで、図14Aに示すように、これら光電変換層14及び第2導電層15の一方の端部12aに、第2レーザGL2をパルス状に照射しながら、短冊状の区画素子21の長手方向に沿って移動していく。このレーザ照射の際、図11Aの実線矢印で示すように、第2レーザGL2の照射位置を基板11の平面方向に移動して、レーザ照射を行なう。この第2レーザGL2としては、第1レーザGL1のフォーカス位置F1が基板11から離れるように、第1レーザGL1がデフォーカスされたレーザが用いられる。すなわち、第2レーザGL2のフォーカス位置F2は、第1レーザGL1のフォーカス位置F1よりも更に基板11(構造体12)から離れている。第1レーザGL1のフォーカス位置F1と第2レーザGL2のフォーカス位置F2との差を示すデフォーカス距離差D6は、たとえば1.0mmである。
そうすると、図14Bに示すように、蒸発した第1導電層13の一部13sが付着した光電変換層14及び第2導電層15の端部12aのうち、一方側の端部12aだけが除去されたリペア線r17を形成できる。
さらに、図14Bに示すように、第2レーザGL2の照射位置を同図中において実線矢印で示すように基板11の平面方向に(図14Aとは逆方向の平面方向に)移動して、光電変換層14及び第2導電層15の他方の端部12aにパルス状にレーザ光を照射しながら、短冊状の区画素子21の長手方向に沿って移動していく。
なお、この第2レーザGL2の照射は、少なくとも構造欠陥が存在しない側の区画素子の、光電変換層14及び第2導電層15の端部12aにて行なえば良い。
そうすると、図14Cに示すように、蒸発した第1導電層13の一部13sが付着した光電変換層14及び第2導電層15の端部12aの他方も除去されたリペア線R17を新たに形成できる。
この際、上述した第1〜第3の欠陥修復方法と同様に、第2レーザGL2は、光電変換層14及び第2導電層15のみを除去する条件となっているので、新たに第1導電層13の一部が蒸発して、この蒸発した第1導電層13の一部が再度リペア線R17に付着するようなことがなくなる。
これによって、第2導電層15の一部が蒸発せずに、リペア線の端部(第2導電層15の端部)に残る、いわゆるバリを発生させることなく、第1導電層13の一部13sが蒸発して付着した光電変換層14及び第2導電層15の端部12aを、より綺麗にクリーニングできる。したがって、リペア線の一部の壁面、すなわち光電変換層14及び第2導電層15の端部12aに付着した第1導電層13の一部13sが原因となって、第1導電層13と第2導電層15とが短絡してしまう虞をなくし、太陽電池特性の劣化を防止できる。
以上のような太陽電池の製造方法によれば、構造欠陥が生じている箇所を除去あるいは分離する際に、新たな構造欠陥の発生や、この新たな構造欠陥が残ることなく、第1導電層と光電変換層と第2導電層との3層を除去して、構造欠陥が生じている領域を確実に絶縁させることができる。そのため、太陽電池における特性を劣化させることなく、構造欠陥が生じている箇所を修復できる。
GL1 第1レーザ
GL2 第二レーザ
GL3 第三レーザ
GL4 第四レーザ
10 太陽電池
11 基板
11a 一面
11b 他面
12 構造体
12a 端部
13 第1導電層
14 光電変換層
15 第2導電層
15s バリ

Claims (4)

  1. 基板と、この基板上に、第1導電層、光電変換層、及び第2導電層が順に重ねられた構造体と、を有し、
    この構造体が所定のサイズごとに電気的に区画されて複数の区画素子を成し、互いに隣接する前記区画素子どうしが電気的に接続された太陽電池の製造方法であって、
    前記複数の区画素子から構造欠陥が存在する領域を特定する欠陥領域特定工程と、
    前記領域又はその周囲にレーザ光線を照射し、前記構造欠陥を除去する修復工程と、を備え、
    前記修復工程は、
    前記構造体に第1レーザを照射し、前記領域を除去又は分離する工程αと、
    前記除去又は分離によって生じた前記構造体の端部に、第2レーザを照射して、前記端部をクリーニングする工程βと、
    を含み、
    前記第2レーザは、そのフォーカス位置が前記基板から離れるように前記第1レーザをデフォーカスしたレーザを用いる
    ことを特徴とする太陽電池の製造方法。
  2. 前記工程βは、前記基板の平面方向に前記第2レーザの照射位置を移動し、前記構造欠陥が存在しない側の前記構造体の端部に、前記第2レーザを照射することを特徴とする請求項1に記載の太陽電池の製造方法。
  3. 前記工程βは、前記第2レーザの照射に代えて、レーザ光線の周波数が前記第1レーザとは異なり、かつ、そのフォーカス位置が前記第1レーザに比して前記基板から離れるようにデフォーカスされた第3レーザを照射することを特徴とする請求項2に記載の太陽電池の製造方法。
  4. 前記工程αは、前記第1レーザの照射前に、フォーカス位置が前記第1レーザに比して前記基板から離れるようにデフォーカスした第4レーザを前記構造体に照射して溝部を形成する工程を更に有し、
    前記溝部の形成後、前記構造体の前記溝部に、前記第1レーザを照射することを特徴とする請求項1又は2に記載の太陽電池の製造方法。
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Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009033503A1 (en) 2007-09-12 2009-03-19 Flisom Ag Method for manufacturing a compound film
WO2011148346A1 (en) * 2010-05-28 2011-12-01 Flisom Ag Method and apparatus for thin film module with dotted interconnects and vias
KR101243877B1 (ko) * 2011-06-03 2013-03-20 주성엔지니어링(주) 태양전지 및 태양전지의 제조 방법
DE102012205702B3 (de) * 2012-04-05 2013-05-23 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Verfahren zum Markieren von Bauteilen
US9555502B2 (en) * 2012-07-27 2017-01-31 First Solar, Inc. Dual lasers for removing glass-side debris during the manufacture of thin film photovoltaic devices
BR112016017717B1 (pt) 2014-01-31 2022-01-25 Flisom Ag Método para formar pelo menos um dispositivo de cigs de película delgada e o mesmo
CN104269449B (zh) * 2014-10-20 2017-02-01 上海空间电源研究所 一种硅基薄膜太阳电池及其子电池的隔离线刻蚀方法
US10578937B2 (en) * 2016-12-21 2020-03-03 HKC Corporation Limited Method and apparatus of repairing transistor
US12090574B2 (en) * 2018-01-19 2024-09-17 Panasonic Holdings Corporation Laser slicing apparatus and laser slicing method
DE102019006095A1 (de) * 2019-08-29 2021-03-04 Azur Space Solar Power Gmbh Vereinzelungsverfahren zur Vereinzelung einer mehrere Solarzellenstapel umfasssenden Halbleiterscheibe
KR20210100895A (ko) * 2020-02-07 2021-08-18 주식회사 엘지에너지솔루션 레이저를 이용한 클리닝 단계를 포함하는 전극 제조방법, 상기 방법으로 제조된 전극 및 이를 포함하는 이차전지
CN111508820B (zh) * 2020-03-25 2021-07-16 长江存储科技有限责任公司 清洗方法
US11764315B2 (en) * 2020-09-16 2023-09-19 Maxeon Solar Pte. Ltd. Solar cell separation with edge coating
CN113206009A (zh) * 2021-04-16 2021-08-03 安徽华晟新能源科技有限公司 切片硅异质结电池及制备方法、太阳能电池组件
JP7282961B1 (ja) * 2022-07-28 2023-05-29 株式会社東芝 光電変換素子の検査装置、光電変換素子の製造装置、光電変換素子の製造方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5994467A (ja) 1982-11-19 1984-05-31 Sumitomo Electric Ind Ltd 薄膜電子装置の短絡部の除去方法
JP2001135835A (ja) * 1999-11-08 2001-05-18 Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd 薄膜光電変換セルの欠陥修復方法、薄膜光電変換モジュールの製造方法、及び薄膜光電変換モジュールの欠陥修復装置
JP2002203978A (ja) * 2000-12-28 2002-07-19 Canon Inc 光起電力素子モジュールの短絡欠陥検出方法及び短絡欠陥修復方法
DE60210770T2 (de) * 2001-03-22 2006-08-31 Xsil Technology Ltd. Ein laserbearbeitungssystem und -verfahren
JP4340246B2 (ja) * 2005-03-07 2009-10-07 シャープ株式会社 薄膜太陽電池およびその製造方法
TWI431380B (zh) * 2006-05-12 2014-03-21 Photon Dynamics Inc 沉積修復設備及方法
JP4875439B2 (ja) 2006-09-06 2012-02-15 三菱重工業株式会社 太陽電池モジュールの製造方法
JP2008242541A (ja) 2007-03-26 2008-10-09 Dainippon Printing Co Ltd 電子フォーム入力システム
US7989729B1 (en) * 2008-03-11 2011-08-02 Kla-Tencor Corporation Detecting and repairing defects of photovoltaic devices

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