JP5936876B2 - 薄膜太陽電池の製造方法および製造装置 - Google Patents

Description

本願発明は、光吸収層がカルコパイライト系化合物からなるカルコパイライト型薄膜太陽電池などの薄膜太陽電池の製造方法に係り、特に、薄膜太陽電池の加工効率の向上および品質の向上を両立させる技術に関する。

太陽電池は、シリコンなどの単結晶型太陽電池、多結晶型太陽電池、薄膜太陽電池などの種類に大別され、これらのうち薄膜型のものは、同出力の他の太陽電池と比較して原料の使用量が少なく、また、製造プロセスが簡易かつ低エネルギーで済むという利点から、商品化開発が進められている。

薄膜型太陽電池の一種であるカルコパイライト型薄膜太陽電池は、カルコパイライト系化合物（例えばＣｕ（Ｉｎ_１−ｘＧａ_ｘ）Ｓｅ_２、以下ＣＩＧＳと略称する）からなるＣＩＧＳ層をｐ型の光吸収層として有し、基本的な構造として、基板、裏面電極層、ｐ型光吸収層、ｎ型バッファ層、透明電極層からなり、光を照射することによって裏面電極層と透明電極層から電気を取り出すことができる。

このようなＣＩＧＳ層を光吸収層として備えた一般的なカルコパイライト型薄膜太陽電池（単電池）の層構造を、図１（ｇ）に示す。この電池は、基板上１０に、スパッタリング等により、正極として機能する裏面電極層１１（１１ａおよび１１ｂ）が形成されている。裏面電極層１１上には、Ｃｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅを含む光吸収層１２（１２ａおよび１２ｂ）（以下、ｐ型光吸収層、ｎ型バッファ層の両者を併せて単に光吸収層と称する場合がある）が形成され、その上にＺｎＯやＺｎＡｌＯ等からなる透明電極層１３（１３ａおよび１３ｂ）が形成されている。なお、図１（ｇ）は、単電池（１１ａ、１２ａおよび１３ａ）と、単電池（１１ｂ、１２ｂおよび１３ｂ）が直列接続された部分の構造を示す。

このような所望の電圧を得るために単電池が複数直列接続された薄膜太陽電池の積層工程を図１（ａ）〜（ｇ）に示す。まず、図１（ａ）〜（ｂ）において、ソーダライムガラス（ＳＬＧ）等からなる基板上１０に、正極として機能する金属Ｍｏ等からなる裏面電極層１１がスパッタリング等により形成され、図１（ｃ）において、裏面電極層１１が、金属針等による物理的なスクライブ等の切削手段により複数の領域１１ａおよび１１ｂに分割される。次に、図１（ｄ）において、裏面電極層１１上に直接的に、Ｃｕ−Ｉｎ−Ｇａからなる光吸収層プリカーサが成膜され、続いてセレン化水素（Ｈ_２Ｓｅ）雰囲気中熱処理することにより光吸収層プリカーサにＳｅを拡散させる処理を行いＣＩＧＳからなるｐ型光吸収層が形成される。さらに、光吸収層の上に化学析出法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｂａｔｈ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ法、以下、ＣＢＤと略称する）によって例えばＣｄＳやＺｎＳ、ＩｎＳからなるバッファ層が形成される。これらｐ型光吸収層およびバッファ層から構成される光吸収層１２が積層された状態が図１（ｄ）に示されている。続いて、図１（ｅ）において、切削手段により光吸収層１２が複数の領域１２ａおよび１２ｂに分割される。最後に、図１（ｆ）において、光吸収層１２上に、ＺｎＯやＺｎＡｌＯ等からなる透明電極層１３が形成され、（ｇ）において、切削手段により透明電極層１３および光吸収層１２を共に切削し、透明電極層１３が複数の領域１３ａおよび１３ｂに分割され、単電池が複数直列接続された、公知の薄膜太陽電池が得られる。

このような製造方法によれば、積層工程と分割工程を繰り返すことにより、図１（ｇ）に示すように、分割された裏面電極層１１ａを正極とし、分割された透明電極層１３ａを負極として、その間に分割された光吸収層１２ａを保持した単電池および、分割された裏面電極層１１ｂを正極とし、分割された透明電極層１３ｂを負極として、その間に分割された光吸収層１２ｂを保持した単電池が形成され、透明電極層１３ａのＬ字状下端部が隣接する単電池の裏面電極層１１ｂに接続される形で、これら単電池が直列接続された構造が得られる。さらに、同様にして、所望の数の単電池が直列に接続された薄膜太陽電池を形成することができる。

従来、このように裏面電極層、光吸収層および透明電極層を複数に分割する際は、先端に刃部を有するニードルを用いてスクライブ等の手段によって各層を切削して行っているが、そのスクライブ間隔は予め決められた所定の間隔となるようニードルの位置決めを行い、機械的に行われるため、微視的には分割位置の誤差の発生が不可避であった。すなわち、理想的には、図１（ｇ）に示すように、透明電極層１３ａがＬ字状となるように切削することが好ましいが、現実的には、図３（ａ）に示すように、透明電極層１３ａがＴ字状となってしまい、符合Ａで示された範囲の光吸収層１２は、周囲を取り囲む透明電極層１３ａが裏面電極層１１ｂと接触しているため電位差が０であり、発電に寄与しない。そのため、領域Ａの存在比だけ、全体の発電効率が低下するという問題がある。また、発電に寄与しない光吸収層が存在するために、原料の利用率も低下するという問題もある。

ところで、図１（ｅ）の工程で光吸収層１２の切削を行った後に図１（ｆ）の工程で透明電極層１３を形成する従来の方法では、切削が深すぎると裏面電極層１１を傷付けて裏面電極層の強度が低下してしまうという問題があり、浅すぎると光吸収層１２の除去が不十分となり図１（ｇ）において裏面電極層１１ｂと透明電極層１３ａの接合部分での抵抗が増大してしまうという問題があった。

この問題に対して、特許文献１には、図２（ａ）に示す光吸収層１２の積層後に、図２（ｂ）に示すように切削を行わずに透明電極層１３を積層し、図２（ｃ）に示すように所定の位置にレーザを照射して光吸収層１２の一部を改質してコンタクト電極部１３ｃとし、最後に図２（ｄ）に示すようにコンタクト電極部１３ｃと隣接する領域を切削して薄膜太陽電池を製造する技術が開示されている。

しかしながら、この技術によっても、図３（ｂ）に示すように、コンタクト電極部１３ｃに隣接する領域を正確に切削することは困難であり、発電に寄与しない光吸収層領域Ａが生じてしまい、発電効率の低下および原料利用率の低下の問題は依然として解決されない。

切削位置の誤差の発生を抑制して、発電に寄与しない光吸収層の発生を抑制するための技術として、特許文献２には、光吸収層に対してレーザを照射して改質し、コンタクト電極部を形成するとともに、別のレーザを照射して素子分離溝を設けることが記載されている。これらの加工を同時に行うことにより、コンタクト電極部と素子分離溝の位置決め精度が向上し、コンタクト電極部と素子分離溝の間の発電に寄与しない部分を抑制することができる。

しかしながら、特許文献２に記載されるように、素子分離溝をレーザで形成すると、溝近傍の光吸収層がレーザにより改質されてしまうため、短絡等の虞が生ずる。

そこで、レーザの代わりに、素子分離溝をニードルによる切削等のメカニカルな方法により形成することが考えられる。すなわち、一つのヘッドにコンタクト電極部形成用のレーザ照射手段と、素子分離溝形成用の切削手段を設け、コンタクト電極部形成と素子分離溝形成を同時に行う方法である。

特許第４７０３３５０号公報 特開２０００−２０８７８６号公報

しかしながら、上記の方法を採用する場合、切削手段（ニードル）を基板に対して相対的に移動させながら素子に当てようとすると、ニードルと基板が衝突して破損の虞があるため、基板を静止させた状態でニードルを基板上に静止状態で設置して位置決めし、続いて基板上でニードルを基板に対して相対的に移動させて溝を形成する必要がある。一方、同じ加工ヘッド上にレーザ照射手段を備えると、ニードルと基板との相対速度が静止状態から加速して等速状態に移行するまでの間は、前記相対速度が等速ではないため、レーザが照射される部位により照射時間が異なり、コンタクト電極部の品質が安定しないという課題がある。

本願発明は、上記状況に鑑みてなされたものであり、同一の加工ヘッドに搭載された切削手段およびレーザ照射手段を用いても、コンタクト電極部の品質を向上させた薄膜太陽電池の製造方法を提供することを目的としている。

本発明は、裏面電極層、光吸収層、透明電極層を備えた薄膜太陽電池の製造方法であって、基板上の上面に裏面電極層を成膜する工程と、裏面電極層を切削して複数の裏面電極層に分割する工程と、複数の裏面電極上に光吸収層および透明電極層を成膜する工程と、光吸収層および透明電極層を機械的に切削して分離溝を形成し、太陽電池素子の分離を行う素子分離工程と、分離溝に隣接する光吸収層および透明電極層にレーザを照射し、レーザが照射された光吸収層部分の導電性を高めて透明電極層と裏面電極層とを接続するコンタクト電極部を形成するコンタクト電極部形成工程と、を備え、素子分離工程およびコンタクト電極部形成工程は、素子分離用切削手段およびレーザ照射手段が一体に搭載された加工ヘッドを太陽電池素子に対して相対的に移動させながら行うものであり、素子分離用切削手段およびレーザ照射手段は加工ヘッドの前記太陽電池素子に対する移動方向に対して左右にオフセットされて取り付けられており、素子分離用切削手段を太陽電池素子上に載置して加工ヘッドを太陽電池素子に対して静止状態とするステップと、加工ヘッドを前記静止状態から太陽電池素子上を相対的に加速して素子分離用切削手段による分離溝の形成を開始するステップと、加工ヘッドが前記加速状態から等速状態に達した後、形成された分離溝に隣接する透明電極層および光吸収層に等速状態でレーザ照射を開始し、コンタクト電極部を形成するステップと、を備えることを特徴としている。

本発明においては、前記レーザの照射は、加工ヘッドの移動方向に対し、素子分離用切削手段より後方の透明電極層および光吸収層に実施されることを好ましい態様としている。

本発明においては、前記分離溝形成前に素子分離用切削手段を透明電極上に載置し、次いで加工ヘッドの太陽電池素子に対する相対移動速度を開始して分離溝の形成を開始し、加工ヘッドの太陽電池素子に対する相対移動速度が一定のときに、レーザの照射を行うことを好ましい態様としている。

また、本発明は、基板上の上面側に裏面電極層を形成する裏面電極層成膜手段と、裏面電極層上に光吸収層を形成する光吸収層成膜手段と、光吸収層上に透明電極層を形成する透明電極層成膜手段と、裏面電極層、光吸収層、および透明電極層のそれぞれを分割する分離溝を形成する素子分離用切削手段と、分離溝に隣接する透明電極層および光吸収層にレーザを照射し、レーザが照射された光吸収層部分の導電性を高めて透明電極層と裏面電極層とを接続するコンタクト電極部を形成するレーザ照射手段と、を備えた薄膜太陽電池の製造装置において、素子分離用切削手段およびレーザ照射手段は、加工ヘッドに一体に設けられ、かつ、素子分離用切削手段およびレーザ照射手段は、加工ヘッドの前記太陽電池素子に対する移動方向に対して左右にオフセットされて取り付けられており、加工ヘッドが太陽電池素子上を移動して加工するに際して、レーザ照射手段は、太陽電池素子上に静止状態で載置された素子分離用切削手段が加速し、加速状態から等速状態となった後にレーザを照射することを特徴としている。

本発明においては、前記加工ヘッドは、太陽電池素子に対する移動方向に対し、素子分離用切削手段がレーザ照射手段よりも前方に配置されていることを好ましい態様としている。

本発明によれば、切削手段とレーザ照射手段を同一の加工ヘッドに備えることで、両者の位置決めによって両者の間に発生する誤差を抑制し、素子分離溝とコンタクト電極部との間に発電に寄与しない部分が生じることを抑制することができるのは勿論のこと、さらに、加工ヘッドが太陽電池素子上で静止状態から加速して等速になるまでの間は切削手段による分離溝の形成のみを行い、加工ヘッドが等速状態に移行した後にレーザ照射手段によるコンタクト電極部の形成が開始される。これにより、ニードルが基板と衝突して破損することを防止しつつ、かつ、レーザが照射される全ての部位への照射時間すなわちレーザ出力を均一にすることができ、コンタクト電極部の品質を安定化させることができるという効果を奏する。

従来の薄膜太陽電池の製造工程を示す模式断面図である。 従来の薄膜太陽電池の製造工程を示す模式断面図である。 従来の薄膜太陽電池の製造方法における問題点を示す模式断面図である。 本発明の薄膜太陽電池の製造工程を示す模式断面図である。 切削手段の太陽電池素子上での動作を説明する模式図である。 レーザ照射手段の太陽電池素子上での動作を説明する模式図である。 レーザ照射手段の太陽電池素子上での動作を説明する模式図である。 切削手段の太陽電池素子上での動作を説明する模式図である。 本発明の切削手段とレーザ照射手段とを搭載した加工ヘッドの太陽電池素子上での動作を説明する模式図である。 本発明の薄膜太陽電池の製造装置を示す平面図である。 本発明の第１実施形態に係る加工ヘッドを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。 本発明の第２実施形態に係る加工ヘッドを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）および（ｃ）は側面図である。

以下、本発明の実施形態について、図を参照しながら更に詳細に説明する。
本発明のカルコパイライト型薄膜太陽電池の製造方法を説明するが、途中の段階までは公知の製造工程を経由することができる。すなわち、まず、図１（ａ）〜（ｂ）に示すように、ソーダライムガラス（ＳＬＧ）等からなる基板上１０に、正極として機能する金属Ｍｏ等からなる裏面電極層１１が金属Ｍｏターゲット等を用いてスパッタリング法等により成膜される。

裏面電極層は、先端にスクライブ刃を有するか、あるいはレーザにより切削を行う切削手段によって切削され、図１（ｃ）に示すように、分離溝によって複数に分割された裏面電極層１１ａおよび１１ｂに分割される。次に、図１（ｄ）に示すように、裏面電極層１１上に、Ｃｕ−Ｉｎ−Ｇａからなる光吸収層プリカーサが成膜され、続いてセレン化水素（Ｈ_２Ｓｅ）雰囲気中熱処理することにより光吸収層プリカーサにＳｅを拡散させる処理を行いＣＩＧＳからなるｐ型光吸収層が形成される。さらに、光吸収層の上にＣＢＤ法によって例えばＣｄＳやＺｎＳ、ＩｎＳからなるバッファ層が形成される。これらｐ型光吸収層およびバッファ層から構成される光吸収層１２が積層された状態が図１（ｄ）に示されている。

続いて、本発明では、図２（ｂ）に示す工程に移る。図２（ｂ）に示すように、光吸収層１２上に、ＺｎＯやＺｎＡｌＯ等からなる透明電極層１３が形成される。次に、本発明では、図４に示すように、レーザ照射手段２１と切削手段２２とを同一のヘッドの搭載した加工ヘッド２０を有する薄膜太陽電池の製造装置を用い、図面手前側から奥側へ、あるいはこの逆方向に動作させることにより、レーザ照射手段２１によっては光吸収層１２を改質してコンタクト電極部１３ｃとし、切削手段２２によっては光吸収層１２および透明電極層１３の間に分離溝を形成し、これらの加工を同時に行う。このレーザ照射により、光吸収層のＣｕ／Ｉｎ比の増大や裏面電極層の金属との合金形成、あるいは透明電極層の成分の光吸収層への分散が生じるなどしてレーザ照射部の導電性が向上するよう改質され、コンタクト電極部１３ｃが電極として機能するようになる。

本発明における加工ヘッド２０は、加工方向に対して横から見ると、図９に示すように、前側に切削手段２２が、後側にレーザ照射手段２１が設けられていることを特徴としている。

従来のレーザ照射手段と切削手段を同一のヘッドに搭載した製造装置では、切削手段を基板に対して相対的に動かしながら素子に当てようとすると、切削手段と基板が衝突して破損の虞があるため、基板とニードルが相対的に静止した状態でニードルを基板上に設置して位置決めを行い、続いて基板上でニードルを相対的に動かして溝の形成を開始する必要がある一方、同じ加工ヘッド上にレーザ照射手段を備えると、ニードルが静止状態から加速して等速状態に移行するまでの間は、加工ヘッドの速度が等速ではないため、レーザが照射される部位により照射時間が異なり、コンタクト電極部の品質が安定しないという課題があることは既に述べたとおりである。

その課題を詳細に示すのが、図５〜８である。図８に示すように、切削手段２２は、太陽電池素子１の外部から移動させながら切削を開始しようとすると、高さ方向の位置決めの誤差により、ニードル２２ａが素子１の端部に衝突して、ニードル２２ａおよび素子１を破損してしまう虞がある。したがって、図５に示すように。ニードル２２ａは、素子１の端部に当接させて位置決めを行い、その静止状態から、加速しながら分離溝の形成を開始して、等速に至らしめ、減速して素子１の他端部において停止するか、等速のまま素子１の範囲外まで通り抜ける動作を行わせる必要がある。

一方、図７に示すようにレーザ照射手段２１は、図５に示す切削手段の動作に合わせて素子１の端部に静止した状態でレーザ２１ａの照射を開始し、加速・等速・減速を行った場合、図７下部のグラフに模式的に示したように、加速開始時においてはレーザから素子に照射されるエネルギーが高くなり、その後加速段階においては徐々に減少し、等速段階において一定となり、減速段階で再び増加する。このように、素子の両端部においてレーザ２１ａから照射されるエネルギーが一定でない部分が生じてしまい、これにより、コンタクト電極部の品質が安定しないという問題がある。

したがって、レーザ照射手段２１は、素子１上を常に等速状態で通過させる必要があり、図６にそのようなレーザ照射手段２１に求められる動作を示す。図６に示すように、レーザ照射手段２１は、素子１の範囲外から加速を開始し、素子１内にレーザ２１ａの照射が開始されると同時かそれより前に等速状態に移行し、等速状態でレーザ照射を行いながら素子１の領域外へ移動し、素子１の領域外で減速状態に至らしめる必要がある。

本発明は、以上のような素子上での異なる動作が要求されるレーザ照射手段２１および切削手段２２を同一の加工ヘッドに搭載することを実現したものである。そのような本発明の薄膜太陽電池の製造に用いられる加工ヘッド２０の模式図を示すのが図４および図９である。加工ヘッド２０には、図４に示すように加工方向に平行な向きから見た場合にはレーザ照射手段２１と切削手段２２が隣接して設けられ、同時に、図９に示すように加工方向に直角な向きから見た場合には、矢印で示す加工ヘッドの移動方向における前側に切削手段２２が、後側にレーザ照射手段２１が、互いに所定の距離を保って設けられている。

ここで、切削手段２２とレーザ照射手段２１との間の所定の距離とは、図９下部に示した加工ヘッド２０の加速領域を示す距離と同じかそれ以上の距離を意味する。すなわち、加速度が大きく加速領域が短い場合は、両者の間隔を短くできるし、逆に加速度が小さく加速領域が長い場合には、間隔を長く設定する必要があり、このように、両者の間隔は、設定される加速度と加速領域に応じて決定される。

このような構成を有する加工ヘッド２０は、素子１上を矢印で示す方向に移動しながら、切削手段２２によって素子１の光吸収層１２の切削を行うとともに、レーザ照射手段２１によって光吸収層１２のコンタクト電極層１３ｃへの改質を同時に行う。まず、素子１の端部に切削手段２２のニードル２２ａが載置される。加工ヘッド２０が矢印方向に加速を開始すると、ニードル２２ａは、加速状態で素子１の切削を開始する。

このとき、レーザ照射手段２１は移動方向の後側であって素子１の領域外に位置しているので、レーザ照射手段２１の加速によるレーザ２１ａの出力変化は、問題にならない。続いて、加工ヘッド２０が加速状態から等速状態に遷移すると同時かそれより後に、レーザ照射手段２１が素子領域内に入ることにより、素子１に対するレーザ照射が開始される。加工ヘッド２０はそのまま等速状態で移動して、切削加工とレーザ照射加工を等速で継続することができる。最後に、加工ヘッド２０後側のレーザ照射手段２１が素子領域を出た後に、加工ヘッド２０は減速状態に入って停止し、第１列目の加工を終了する。

ここで、図１０に、本発明の薄膜太陽電池の製造装置の一例の平面図を示す。薄膜太陽電池の製造装置の筐体３０上には、レールとして機能する一対のガイド３３が設けられており、ガイド３３上には、リニアモーター３２によって図面左右方向にガイド３３上を移動可能なステージ３１が設けられている。また、筐体３０上には、ステージ３１の上方（図面手前側）に跨るようにアーチ３４が設けられており、図面左右方向に移動が可能である。さらに、アーチ３４には、図面上下方向に移動可能である加工ヘッド２０が設けられている。

以上の構成を有する薄膜太陽電池の製造装置によれば、まず太陽電池素子１がステージ３１上に載置および固定される。次いで、ステージ３１を図面左右方向に移動させてアーチ３４に設けられた加工ヘッド２０の図示しない切削手段が素子１の端部に位置するようにし、さらに加工ヘッド２０をアーチ３４に沿って図面上下方向に移動させることにより、素子１上の加工開始位置に位置決めする。

上述のように位置決めした状態で、加工ヘッド２０の切削手段を素子１上に載置する。そして、加工ヘッド２０を静止させた状態でステージ３１を静止状態から動かし始める（加速する）ことにより加工ヘッド２０を素子１に対して相対的に加速させ、分離溝の加工が開始される。次いで、ステージ３１の速度が等速になった状態で加工ヘッド２０からレーザを照射し、コンタクト電極部の形成を開始する。

なお、上述の説明では加工ヘッド２０を静止させ、ステージ３１を移動させることにより素子１に対して加工ヘッド２０を相対的に移動させるようにしたが、ステージ３１を静止させ加工ヘッド２０を移動させるようにしてもよい。

図１１に、本発明の第１実施形態に係る加工ヘッド２０を示す。図１１（ａ）の平面図に破線の丸い領域で示すように、レーザ照射手段２１のレーザ部２１ａと、切削手段２２のニードル２２ａは、図１１（ｂ）の側面図の矢印で示す加工方向に対して重なっておらず、素子上のレーザ照射領域とニードルの軌跡が隣接するように設けられている。

第１実施形態に係る加工ヘッド２０は、図９で説明したように、素子１の一端から他端へ移動しながら、素子１の加工を行う。第１実施形態に係る加工ヘッド２０によれば、分離溝とコンタクト電極部との間に発電に寄与しない無駄な部分が発生することを抑制しつつ、レーザ照射加工と切削加工を同一の加工ヘッドで効率よく行うことができる。

なお、第１実施形態においては、図１１（ｂ）でレーザ照射加工および切削加工が図面左側から右側へ一旦完了した後、加工ヘッドを素子１から離間させ、再び素子の右側から左側へ戻し、次の列の加工を行うことで、複数列の分離溝とコンタクト電極部の形成を順次行うことができる。

図１２に、本発明の第２実施形態に係る加工ヘッド２０を示す。図１２に示すように、加工ヘッド２０には、第１実施形態の加工ヘッドに加えて、さらに別の切削手段２３が設けられている。そして、図１２（ａ）の平面図に示すように、レーザ照射手段２１のレーザ部２１ａと、切削手段２２のニードル２２ａと、切削手段２３のニードル２３ａは、図１２（ｂ）の側面図の矢印で示す加工方向に対して、レーザ２１ａとニードル２２ａ・２３ａの軌跡が隣接するように、かつニードル２２ａとニードル２３ａの軌跡が重なるように設けられている。

第２実施形態に係る加工ヘッド２０は、まず、図１２（ｂ）に示すように、移動方向後側の切削手段２３のニードル２３ａを素子１から離間させるとともに切削手段２２のニードル２２ａを素子１上に下ろして位置決めを行い、レーザ照射手段２１と移動方向前側の切削手段２２のみを用いて、図９の要領で素子１の加工を行う。素子１の加工が図面左側から右側へ完了したら、図１２（ｃ）に示すように、今度は切削手段２２のニードル２２ａを素子１から離間させるとともに切削手段２３のニードル２３ａを素子１上に下ろして位置決めを行い、図面右側から図面左側へ同様にして素子の加工を行う。

第２実施形態に係る加工ヘッド２０によれば、第１実施形態の作用効果を有するのは勿論のこと、加工ヘッド２０を１往復させることで２列の加工を行うことができるので、第１実施形態のように加工ヘッド２０を１列の加工ごとに元の位置に戻す必要がなく、薄膜太陽電池の製造効率をより向上させることができるという効果を奏する。

高発電効率を有するカルコパイライト型薄膜太陽電池の製造に有望である。

１…薄膜太陽電池、
１０…基板、
１１…裏面電極層、
１１ａ、１１ｂ…分割された裏面電極層、
１２…光吸収層、
１２ａ、１２ｂ…分割された光吸収層、
１３…透明電極層、
１３ａ、１３ｂ…分割された透明電極層、
１３ｃ…コンタクト電極部、
２０…加工ヘッド、
２１…レーザ照射手段、
２１ａ…レーザ、
２２…切削手段、
２２ａ…ニードル、
３０…筐体、
３１…ステージ、
３２…リニアモーター、
３３…ガイド、
３４…アーチ。

Claims (4)

1. 裏面電極層、光吸収層、透明電極層を備えた薄膜太陽電池の製造方法であって、
   基板上の上面に前記裏面電極層を成膜する工程と、
   裏面電極層を切削して複数の裏面電極層に分割する工程と、
   複数の裏面電極上に光吸収層および透明電極層を成膜する工程と、
   光吸収層および透明電極層を機械的に切削して分離溝を形成し、太陽電池素子の分離を行う素子分離工程と、
   分離溝に隣接する光吸収層および透明電極層にレーザを照射し、レーザが照射された光吸収層部分の導電性を高めて透明電極層と裏面電極層とを接続するコンタクト電極部を形成するコンタクト電極部形成工程と、を備え、
   前記素子分離工程および前記コンタクト電極部形成工程は、素子分離用切削手段およびレーザ照射手段が一体に搭載された加工ヘッドを太陽電池素子に対して相対的に移動させながら行うものであり、前記素子分離用切削手段および前記レーザ照射手段は前記加工ヘッドの前記太陽電池素子に対する移動方向に対して左右にオフセットされて取り付けられており、素子分離用切削手段を太陽電池素子上に載置して加工ヘッドを太陽電池素子に対して静止状態とするステップと、前記加工ヘッドを前記静止状態から太陽電池素子上を相対的に加速して素子分離用切削手段による分離溝の形成を開始するステップと、加工ヘッドが前記加速状態から等速状態に達した後、形成された分離溝に隣接する透明電極層および光吸収層に等速状態でレーザ照射を開始し、コンタクト電極部を形成するステップと、を備えることを特徴とする薄膜太陽電池の製造方法。
2. 前記レーザの照射は、前記加工ヘッドの移動方向に対し、前記素子分離用切削手段より後方の透明電極層および光吸収層に実施されることを特徴とする請求項１に記載の薄膜太陽電池の製造方法。
3. 基板上の上面側に裏面電極層を形成する裏面電極層成膜手段と、
   前記裏面電極層上に光吸収層を形成する光吸収層成膜手段と、
   前記光吸収層上に透明電極層を形成する透明電極層成膜手段と、
   前記裏面電極層、前記光吸収層、および前記透明電極層のそれぞれを分割する分離溝を形成する素子分離用切削手段と、
   前記分離溝に隣接する透明電極層および光吸収層にレーザを照射し、レーザが照射された光吸収層部分の導電性を高めて前記透明電極層と前記裏面電極層とを接続するコンタクト電極部を形成するレーザ照射手段と、を備えた薄膜太陽電池の製造装置において、
   前記素子分離用切削手段および前記レーザ照射手段は、加工ヘッドに一体に設けられ、かつ、前記素子分離用切削手段および前記レーザ照射手段は、前記加工ヘッドの前記太陽電池素子に対する移動方向に対して左右にオフセットされて取り付けられており、
   前記加工ヘッドが太陽電池素子上を移動して加工するに際して、
   前記レーザ照射手段は、前記太陽電池素子上に静止状態で載置された素子分離用切削手段が加速し、加速状態から等速状態となった後にレーザを照射することを特徴とする薄膜太陽電池の製造装置。
4. 前記加工ヘッドは、前記太陽電池素子に対する移動方向に対し、前記素子分離用切削手段が前記レーザ照射手段よりも前方に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の薄膜太陽電池の製造装置。

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