JPH10303444A

JPH10303444A - 太陽電池の製造方法

Info

Publication number: JPH10303444A
Application number: JP9109192A
Authority: JP
Inventors: Tetsumasa Umemoto; 哲正梅本; Susumu Kidoguchi; 晋木戸口
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1997-04-25
Filing date: 1997-04-25
Publication date: 1998-11-13

Abstract

(57)【要約】【課題】集積型太陽電池に対してレーザ光によりスク
ライブ加工を行う際に、レーザ光の焦点を一定に保つこ
とによって精度よく加工を行う。【解決手段】自動焦点機構を有するレーザ装置からレ
ーザ光Ｌを絶縁基板１側から光電変換層２に向けて照射
することにより光電変換層２を分割加工してパターニン
グするスクライブ加工を行うとき、第１スクライブライ
ンＳ１上の絶縁基板１、透明導電膜層３および光電変換
層２が交わる３層界面Ａ１、あるいは第１スクライブラ
インＳ２上の透明導電膜層３と光電変換層２との間の絶
縁基板１に垂直な２層界面Ａ２をレーザ光Ｌの焦点の照
準とする。レーザ光Ｌの加工許容深度内に被加工面を保
持しながらスクライブ加工を行い、第１スクライブライ
ンＳ１と第２スクライブラインＳ２とを重畳させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、透光性絶縁基板の
上に形成したアモルファスシリコン、結晶シリコン等の
半導体光電変換層を有するユニットセルを直列接続して
なる集積型薄膜太陽電池の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、薄膜太陽電池は、ガラス等の透
光性絶縁基板上に透明導電膜層、非晶質半導体光電変換
層、金属電極をこの順に積層してなるユニットセルから
構成され、所望する光起電力を得るために複数個のユニ
ットセルを電気的に直列接続した状態で集積化される。
そのため、各層形成時にそれぞれユニットセルに対応さ
せて短冊状に分割加工してパターニングする工程が必要
となる。この工程には、フォトエッチング法に比べて工
程数およびコスト的に有利なレーザスクライブ法が確立
されている。

【０００３】このレーザスクライブ法による加工は、レ
ーザ光の指向性、高エネルギー密度を利用して微細な加
工に適している。加工に用いられるレーザは、ＹＡＧレ
ーザ、エキシマレーザ等が挙げられ、これらのレーザは
用途に合わせて様々な波長、強度のものが用いられる。
また、被加工物の光吸収の違いを利用することにより、
選択的な加工をすることも可能である。このようなレー
ザ装置は通常、レーザ発振器、光学系、ＸＹステージも
しくはＸＹＺステージ、制御用コンピュータ等によって
構成される。

【０００４】従来、薄膜太陽電池を集積する方法として
は、透光性絶縁基板上に形成した透明導電膜層を短冊状
に絶縁分割するための溝加工（第１スクライブ加工）を
して分割ラインとしての第１スクライブラインを形成す
る、いわゆるパターニングした後、光電変換層を積層
し、第１スクライブラインからずらした位置に透明導電
膜層を損傷させずに光電変換層だけを分割するための溝
加工（第２スクライブ加工）をして、第２スクライブラ
インを形成するパターニングし、裏面電極を積層した
後、第２スクライブラインから第１スクライブラインと
反対側にずらした位置に裏面電極を分割する溝加工（第
３スクライブ加工）をして第３スクライブラインの形成
を行っている。

【０００５】従来の第１スクライブ加工において用いら
れるレーザスクライブ法では、加工対象物を載せたステ
ージを走査させながらレーザ光を照射する、あるいはレ
ーザを照射しながら被加工物上を走査することにより、
容易にスクライブ溝を形成することができるので、生産
工程が簡略化され、生産コストを低く抑えることがで
き、またレーザスクライブにより形成されたユニットセ
ル分割用の溝幅が１００μｍ以下に加工できるため、ユ
ニットセルの電極接合部分の面積が小さくてすみ、光電
変換に関与しない面積が小さく、集積型薄膜太陽電池の
発電有効面積を増大させることができるという特徴を持
つ。

【０００６】また、第２スクライブ加工においてもレー
ザスクライブ法が用いられている。このスクライブ溝は
集積型薄膜太陽電池のユニットセルを直列接続するため
のコンタクトラインとなるため、下地の透明導電膜層を
損傷させずに、光電変換層だけを選択的加工する必要が
あり、例えばＮｄ−ＹＡＧの第２高調波レーザ光（０．
５３２μｍ）で選択的スクライブを行う。さらに、この
第２スクライブ加工では、レーザ光で溶発（アブレーシ
ョン）した光電変換層の薄膜材料がスクライブライン上
に再付着しないように絶縁基板側（太陽光入射側）から
レーザ光を入射させ、絶縁基板および透明導電膜層を透
過させて、光電変換層でレーザ光を吸収させて選択的薄
膜加工を行う。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記の第１スクライブ
加工および第２スクライブ加工において、良好に加工す
るためには、レーザ光の照射される被加工面がレーザ光
の加工許容深度内に位置していることが必要である。こ
こで加工許容深度とは、焦点深度をはずれてデフォーカ
スになってもレーザ光での加工が許容される深度のこと
である。被加工面がレーザ光の加工許容深度からはずれ
ると、結像がデフォーカスとなり被加工面におけるレー
ザパワーが低下して、良好な加工ができなくなる。

【０００８】すなわち、透明導電膜層を積層する透光性
絶縁基板がガラス基板の場合、ガラス基板自体の撓みや
反り等がない場合は、ガラス基板の厚みバラツキと撓み
を規定値内に管理することにより、レーザ加工に要求さ
れる平面度は確保でき、良好な加工を行える。しかしな
がら、実際にはガラス基板の撓みは大型基板になる程無
視できない上、強化ガラス基板では風冷強化時の内部応
力によりガラス基板の辺方向に０．２％程度の反りがで
きる。これは、例えば一辺が６５０ｍｍの大型ガラス基
板の場合、１．３ｍｍとなる。また、非強化ガラス基板
の自重撓みは、一辺が６５０ｍｍの大面積ガラスの場
合、対向する二辺で支えると１．２ｍｍ撓む。

【０００９】これに対し、レーザ光の加工許容深度は、
結像光学系の場合、結像レンズと対物レンズの焦点距離
ｆによっても異なるが、例えば結像スリット後の結像レ
ンズｆ＝６９０ｍｍ、対物レンズｆ＝３０ｍｍ、結像倍
率１／２３のレーザ装置の場合、Ｎｄ−ＹＡＧ基本波
（１．０６４μｍ）で約±３５０μｍ、Ｎｄ−ＹＡＧ第
２高調波（０．５３２μｍ）で約±４００μｍであり、
絶縁基板の撓みや反りよりもはるかに小さく、絶縁基板
の補正なくしてはデフォーカスとなり、良好な薄膜加工
ができない。

【００１０】本来、自重撓みや反りは絶縁基板を全面真
空吸着等の方法で固定すれば矯正できる場合があるが、
光電変換層をパターニングする第２スクライブ加工にお
いては、上述のように絶縁基板側（太陽光入射側）から
レーザ光を入射させ、絶縁基板および透明導電膜層を透
過させて、光電変換層でレーザ光を吸収させて選択的薄
膜加工を行う。そのため、積層膜面を下向きにして絶縁
基板を保持し、アブレーションさせた光電変換層の薄膜
材料を光電変換層に再付着させないようにしなければな
らない。さらに、絶縁基板を積層膜面側から支持するス
テージでのレーザ反射光による加工の乱れを避けるた
め、絶縁基板を浮かせて保持しなければならない。した
がって、全面真空吸着方法のように積層膜面とステージ
が全面接触する方法は採用できない。

【００１１】さらにまた、第２スクライブ加工におい
て、上述のように絶縁基板側（太陽光入射側）から入射
させたレーザ光は、透明導電膜層と光電変換層との界面
に絶縁基板側から見てその焦点を合わせなければならな
い。これを実行するためオートフォーカス方式の採用が
考えられるが、薄膜太陽電池の特性向上として入射光の
光路長を延ばして長波長感度を上げるために、絶縁基板
および／あるいは透明導電膜層に凹凸を形成したテクス
チュア構造がとられており、オートフォーカス用の検出
光がその凹凸面により散乱されて検出できなくなり、結
果的に採用することはできない。

【００１２】本発明は、上記に鑑み、集積型太陽電池に
対してレーザ光によりスクライブ加工を行う際に、レー
ザ光の焦点を一定に保つことによって精度よく加工を行
うことができる製造方法を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明による課題解決手
段は、絶縁基板の上に電極層を形成して、該電極層にレ
ーザ光を照射することによりこれを分割してパターニン
グし、その上に光電変換層を積層し、該光電変換層にレ
ーザ光を照射することによりこれを分割してパターニン
グする太陽電池の製造方法において、前記光電変換層を
パターニングするとき、前記絶縁基板上の電極層の分割
ライン（スクライブライン）エッジをレーザ光の焦点の
照準として利用し、前記電極層の分割ラインと前記光電
変換層の分割ラインとを重畳させることである。

【００１４】これにより、絶縁基板に撓みや反りがあっ
ても、絶縁基板の形状に対応させてレーザ光の焦点を一
定に保つことが可能となり、良好なスクライブ加工を行
うことができる。特に、透光性絶縁基板の上に透光性電
極層、光電変換層、金属電極が順次積層され、絶縁基板
または透光性電極層に凹凸が形成された太陽電池におい
て、自動焦点機構を有するレーザ装置からレーザ光を絶
縁基板側から光電変換層に向けて照射することにより光
電変換層を分割加工してパターニングする場合に、自動
焦点機構によりレーザ光の加工許容深度内に被加工面を
保持しながらスクライブ加工できることになり、非常に
有効である。

【００１５】そして、レーザ光を照射するためのレーザ
装置の焦点合わせ用の光軸とレーザ光の光軸とを同軸に
するか、あるいは焦点合わせ用の光軸に対してレーザ光
の光軸をずらし、電極層の分割ラインと光電変換層の分
割ラインとを任意の幅で重畳させることにより、上下方
向で重なっている分割ラインの間隔を任意に設定でき
る。

【００１６】また、レーザ光の焦点の照準位置である電
極層の分割ラインエッジは、分割ライン上の絶縁基板、
電極層および光電変換層が交わる３層界面、あるいは分
割ライン上の電極層と光電変換層との間の絶縁基板に垂
直な２層界面とする。これらの界面はコントラストが明
確であるので、確実に焦点合わせを行うことができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態の集積型薄膜太
陽電池を図３に基づいて説明する。この集積型薄膜太陽
電池は、透光性絶縁基板１としてのガラス基板上に光電
変換層２を有するユニットセルが直列接続して構成され
る。各ユニットセルは、絶縁基板１上に透光性電極層で
あるＳｎＯ₂、ＩＴＯ、ＺｎＯ等からなる透明導電膜層
３、アモルファスＳｉあるいは結晶Ｓｉ等からなる光電
変換層２、Ａｌ，Ａｇ等からなる金属電極４が順次積層
されてなる。

【００１８】そして、透明導電膜層３は、隣接する透明
導電膜層３との間に設けられた第１スクライブラインＳ
１により短冊状に絶縁分割されている。また、光電変換
層２も隣接する光電変換層２との間に設けられた第２ス
クライブラインＳ２により短冊状に絶縁分割されてい
る。さらに、金属電極４も同様に第３スクライブライン
Ｓ３により絶縁分割されている。

【００１９】ここで、第１スクライブラインＳ１と第２
スクライブラインＳ２とは重畳しており、光電変換層２
は第１スクライブラインＳ１の中にも形成され、絶縁基
板１まで達している。さらに、第２スクライブラインＳ
２の形成によって第１スクライブラインＳ１中に絶縁基
板１まで達する間隙が形成されるため、光電変換層２は
第１スクライブラインＳ１を埋め尽くしておらず、金属
電極４が、光電変換層２の端面と接触しながら、この間
隙を埋めて絶縁基板１まで達するとともに隣接する透明
導電膜層３の端面および上面と接触している。これによ
り、隣り合うユニットセルの透明導電膜層３と金属電極
４とが電気的に相互に接続された集積型薄膜太陽電池と
なる。

【００２０】次に、上記太陽電池の具体的な製造方法を
図４に基づいて説明する。まず、図４（ａ）に示すよう
に、透光性絶縁基板１として厚さ３．３ｍｍ、基板サイ
ズ６５０×５５０ｍｍ、屈折率１．５の白板ガラス基板
を用い、その片面に下地層５として屈折率１．５のＳｉ
Ｏ₂を１００ｎｍの厚さに常圧ＣＶＤ法で積層する。こ
のとき、基板温度は５００℃にする。なお、この下地層
５は、ガラス基板がソーダライム系のような場合に必要
なものであり、ガラスからのアルカリ溶出を阻止する機
能を果たす。そして、この上に、ヘイズ率１２〜１５％
のテクスチュア構造を持つ透明導電膜層３としてＳｎＯ
₂を１μｍの厚さに常圧ＣＶＤ法で積層する。原料ガス
はＳｎＣｌ₄を２５ｌ／ｍｉｎ、ドーピングガスはＨＦ
を１ｌ／ｍｉｎ、酸化反応のためにＨ₂Ｏを０．２ｌ／
ｍｉｎ流す。このときの基板温度は５００℃で、シート
抵抗は１０Ω／□である。ここで、テクスチュア構造に
するために、透明導電膜層３をエッチング、研削、ブラ
スト等により凹凸を形成してもよい。

【００２１】そして、これをレーザ光Ｌにより短冊状に
絶縁分割する第１スクライブ加工を行う。この加工にお
いて使用するレーザ装置は周知のものを使用する。例え
ば、図５に示すように、電源６、レーザ発振器７、反射
鏡８や集光レンズ９，対物レンズ１０からなる光学系、
ＸＹまたはＸＹＺ加工ステージ（図示せず）、制御部１
１から構成される。さらに、このレーザ装置は自動焦点
（オートフォーカス）機構を備えており、オートフォー
カス用光源および受光素子からなる焦点検知用観察光学
系１２、モニター１３、対物レンズ移動用モータ１４に
よって自動焦点機構が構成される。

【００２２】レーザ装置のオートフォーカス方式は、公
知の非対称焦点誤差検出方式を用いる。この方式は、図
６に示すように、オートフォーカス用の光源１５には、
半導体レーザ（０．７８μｍ）を用い、反射光束中に非
対称にナイフエッジ（プリズム）１６を配置して、結像
点近くに二分割センサ（フォトダイオード）１７を配置
し、焦点誤差を検出するものである。図６（ａ）の被加
工面Ｈがレーザ光Ｌｆのジャストフォーカス位置Ｆより
上面にある場合、ナイフエッジ１６による光の遮蔽効果
によって二分割光センサ１７の＋側の光量が減少する。
また、図６（ｂ）の被加工面Ｈがレーザ光Ｌｆのジャス
トフォーカス位置Ｆより下面にある場合、二分割光セン
サ１７の−側の光量が減少する。被加工面Ｈとジャスト
フォーカス位置Ｆが一致したときは二分割光センサ１７
上の光量が平均化される。このセンサ差動出力をオート
フォーカスコントローラ内の増幅器で増幅し、二分割光
センサ１７の差動出力が零となるように対物レンズ１０
をモータ１４でＺ軸方向に上下動させて焦点合わせ制御
を行う。図中、１８はビームスプリッターである。な
お、オートフォーカス方式としては、三角測量方式でも
よく、さらに加工ステージをＺ軸方向に上下動させて焦
点合わせ制御を行ってもよい。

【００２３】第１スクライブ加工では、レーザ装置のＱ
スイッチ発振結像光学系からＮｄ−ＹＡＧ基本波（１．
０６４μｍ）のレーザ光Ｌを照射し、アブレーションに
より絶縁分割して分割ラインである第１スクライブライ
ンＳ１を所定のピッチで形成する。すなわち、レーザ光
Ｌを繰り返し周波数５ｋＨｚ、レーザ照射スピード２０
０ｍｍ／ｓｅｃ、被加工面出力５００Ｗ／ｍｍ²で照射
して、加工ステージをＸＹ方向に移動させながら、図４
（ｂ）に示すように、レーザスクライブにてパターニン
グを行い、透明導電膜層３を短冊状に絶縁分割する。こ
のときの溝幅は９０μｍとなる。なお、透明導電膜層３
に対するレーザ光Ｌの焦点合わせについては、加工用の
レーザ光Ｌと同軸の観察光学系のレーザ光Ｌｆによりモ
ニター１３に画像表示されるので、焦点合わせ用のレー
ザ光Ｌｆが被加工面である透明導電膜層面に対してジャ
ストフォーカスになるようにレンズ１０を移動させて焦
点合わせを行えば、レーザ光Ｌも透明導電膜層面に対し
てジャストフォーカスとなる。

【００２４】このとき、被加工面を上側にして加工する
ことも、あるいは下側にして加工することも可能であ
る。被加工面を上側にして加工する場合は、透明導電膜
層３が上側になるように絶縁基板１を置いて、上から下
にレーザ光Ｌの照射を行うが、この場合は透明導電膜層
３でレーザ光Ｌが吸収され、アブレーションして絶縁分
割加工後、レーザ光Ｌは絶縁基板１を透過し、充分デフ
ォーカスしてエネルギー密度が低くなった状態で下方向
に通過する。

【００２５】被加工面を下側にして加工する場合は、透
明導電膜層３が下側になるように絶縁基板１を置いて、
上の絶縁基板１側から下に向けてレーザ光Ｌの照射を行
うが、この場合はレーザ光Ｌは絶縁基板１を透過した
後、透明導電膜層３でレーザ光Ｌが吸収され、アブレー
ションして絶縁分割加工した後、充分デフォーカスして
エネルギー密度が低くなった状態で下方向に通過する。
しかし、この場合、レーザ光Ｌを照射する側の絶縁基板
１面上にパーティクルがあったり、傷があると、レーザ
光Ｌが散乱されてしまい、透明導電膜層３に届かず絶縁
不良となる。透明導電膜層３を上側にして、ここにレー
ザ光Ｌを直接照射する場合においては、絶縁基板１面上
にパーティクルがあったり、傷があってもレーザ光Ｌの
エネルギーが透明導電膜層３に充分伝達されるので加工
不良となることはない。しかも、スクライブライン脇に
付着した飛散物は洗浄により除去できる。したがって、
透明導電膜層３を上側にしてレーザ光Ｌを直接照射する
のが好ましい。

【００２６】次に、透明導電膜層３の上に光電変換層２
を積層する。まず、プラズマＣＶＤ装置中にこの基板１
を置き、基板温度を２００℃に昇温する。反応ガスとし
て、モノシランガスを流量３０ｓｃｃｍ、メタンガスを
流量８９ｓｃｃｍ、水素ガスを流量１５０ｓｃｃｍ、ド
ーピングガスは１％水素希釈のジボランガスを流量１０
ｓｃｃｍ流す。これによって、ｐ層を１２ｎｍの厚さに
積層する。続いてｉ層を４００ｎｍの厚さに積層する。
このとき、基板温度は２００℃に保持し、反応ガスとし
て、モノシランガスを流量６０ｓｃｃｍ、水素ガスを流
量２０ｓｃｃｍ流す。続いてｎ層を１００ｎｍの厚さに
積層する。基板１を２００℃に保持し、反応ガスとし
て、モノシランガスを流量６０ｓｃｃｍ、水素ガスを流
量３ｓｃｃｍ、ドーピングガスは０．３％水素希釈のホ
スフィンガスを流量１８ｓｃｃｍ流す。こうして形成さ
れた非晶質Ｓｉの光電変換層２は、第１スクライブライ
ンＳ１を埋め尽くす。

【００２７】この後、図４（ｃ）に示すように、第１ス
クライブラインＳ１から平行に離れた位置にかつ第１ス
クライブラインＳ１と重畳するスクライブラインＳ２が
形成されるようにレーザ光Ｌを照射して、光電変換層２
を所定のピッチで短冊状に分割してパターニングを施す
第２スクライブ加工を行う。

【００２８】この第２スクライブ加工においては、図４
（ｄ）に示すように、絶縁基板１の上下を反転させて被
加工面である光電変換層２側を下側にして上、すなわち
絶縁基板１側からＮｄ−ＹＡＧレーザの第２高調波（Ｓ
ＨＧ：０．５３２μｍ）のレーザ光Ｌの照射を行う。レ
ーザ光Ｌは絶縁基板１および透明導電膜層３を透過した
後、光電変換層２でレーザ光Ｌが吸収されてアブレーシ
ョンして、第２スクライブラインＳ２が形成される。レ
ーザ光Ｌは分割加工した後、充分デフォーカスしてエネ
ルギー密度が低くなった状態で下方向に通過する。

【００２９】上記のように光電変換層２だけの選択的薄
膜加工において、下方向にアブレーションさせること
は、第２スクライブラインＳ２上に飛散物が再付着して
加工不良になることを防ぐためである。もし光電変換層
２側からレーザ光Ｌを照射すると、飛散物が再付着して
加工不良になる。しかも、光電変換層２の加工後に純水
洗浄をすると、太陽電池としての特性が低下するため、
透明導電膜層２の絶縁分割加工時のように洗浄はできな
い。また、レーザ光Ｌが下から上に照射されることは、
インターロックを解除してレーザ光Ｌを出射する可能性
があるメンテナンス時に、クラス４のＹＡＧレーザ光Ｌ
をビーム内観察してしまう危険性があるため、レーザ装
置の安全性を考慮すると好ましくない。したがって、レ
ーザ装置の安全上、レーザ光Ｌを上から下に出射するの
が好ましく、このレーザ装置を用いる場合には、光電変
換層２のスクライブ加工は、前述の理由から積層された
膜面側を下側にして絶縁基板１を保持し、絶縁基板１側
からレーザ光Ｌを照射することになるのである。さら
に、レーザ装置の構造上、加工ステージの下方にレーザ
出射部がある構造は、複雑な機構を要するので、装置の
簡略化の観点からも好ましくない。

【００３０】ここで、図１に示すように、透明導電膜層
３の第１スクライブラインＳ１のエッジに焦点検知用観
察光学系の半導体レーザ光Ｌｆ（０．７８μｍ）を照射
して、被加工面が常にジャストフォーカスとなるように
焦点合わせを行いながら図２に示す矢印方向に加工し、
光電変換層２の第２スクライブラインＳ２を形成する。
Ｑスイッチ発振Ｎｄ：ＹＡＧレーザの第２高調波（ＳＨ
Ｇ：０．５３２μｍ）を積層していない絶縁基板１側か
ら、繰り返し周波数５ＫＨｚ、レーザ照射スピード１５
０ｍｍ／ｓｅｃ、加工面出力１００Ｗ／ｍｍ²で照射
し、第２スクライブラインＳ２を開溝する。このときの
溝幅は１１０μｍとなり、図２に示すように、第１スク
ライブラインＳ１と重なる重畳ラインＳｔの幅は４５μ
ｍ、透明導電膜層３が露出するコンタクトラインＳｃの
幅は６５μｍで良好に加工できる。なお、図２中、Ｌｓ
は１パルスのレーザ照射面である。

【００３１】このとき、大面積集積型薄膜太陽電池に対
する第２スクライブ加工において、絶縁基板１の自重に
よる撓みがあっても、レーザ光Ｌの焦点が常に合った状
態を保ちつつ加工許容深度内に被加工面が位置するよう
にするため、レーザ装置にオートフォーカス機能を持た
せている。ところが、絶縁基板１および／あるいは透明
導電膜層３にテクスチュア構造を設けて、その上に光電
変換層２を積層しているので、絶縁基板１側（太陽光入
射側）からレーザ光Ｌを入射させ、絶縁基板１および透
明導電膜層３を透過させて、光電変換層２でレーザ光Ｌ
を吸収させて選択的薄膜加工を行うことは、オートフォ
ーカス用のレーザ光Ｌｆが散乱されて二分割光センサ１
７の差動出力検出ができず、オートフォーカス機構が誤
動作するおそれがある。

【００３２】そこで、図１に示すように、基板１面に平
行な透明導電膜層３と光電変換層２との２層界面でオー
トフォーカス検出するのではなく、コントラストが明確
な絶縁基板１上の透明導電膜層３の第１スクライブライ
ンエッジをオートフォーカスの照準位置として利用す
る。このエッジとしては、絶縁基板１、透明導電膜層
３、光電変換層２の各層が交わる３層界面Ａ１、あるい
は透明導電膜層３と光電変換層２との間の基板１面に垂
直な２層界面Ａ２が適している。３層界面Ａ１を利用す
る場合は、透明導電膜層３のテクスチュア構造による光
の散乱が局所的に低減されるので、よりコントラスト比
が向上し、オートフォーカスの精度が向上する。また、
２層界面Ａ２を利用する場合は、フォーカス位置の許容
度が大きくなり、より信頼性が向上する。

【００３３】したがって、絶縁基板１および／あるいは
透明導電膜層３がテクスチュア構造を有していても、絶
縁基板１側からオートフォーカス検出させる場合におい
て、誤動作なく良好にオートフォーカス追随させること
が可能となり、撓みのあるガラス基板に対応させて対物
レンズ１０を上下動させることにより、レーザ光Ｌの加
工許容深度内に被加工面を保持でき、レーザ光Ｌの焦点
を常に一定に保ちながら光電変換層２を開溝パターニン
グするスクライブ加工を良好に行うことができる。すな
わち、第１スクライブラインＳ１と第２スクライブライ
ンＳ２とを重畳させた構造にするということの効果は、
光電変換層２をレーザ光Ｌによりスクライブ加工すると
きコントラストが明確となる第１スクライブラインＳ１
のエッジを焦点合わせための照準に利用でき、そのため
第２スクライブラインＳ２を精度よく確実に加工できる
ので、設計どおりの製造が可能となり、太陽電池の特性
向上を達成できる。

【００３４】次に、第２スクライブ加工後、光電変換層
２の上に金属電極４をスパッタリング、蒸着等により形
成する。このとき、金属電極４は、第２スクライブライ
ンＳ２および第１スクライブラインＳ１を埋め尽くして
絶縁基板１まで達し、隣接するユニットセルの透明導電
膜層３と接触する。その後、金属電極４の上面をスクリ
ーン印刷等によりレジストを塗布し、エッチングにより
不必要な部分を除去して、レジストも除去する。これに
より、第３スクライブラインＳ３が形成され、金属電極
４が短冊状に分割され、隣り合うユニットセルの透明導
電膜層３と金属電極４とが電気的に相互に接続された集
積型薄膜太陽電池が完成する。

【００３５】他の実施形態による太陽電池の製造方法を
図７，８に基づいて説明する。本実施形態では、第２ス
クライブ加工が上記実施形態とは異なり、これ以外の絶
縁基板１に透明導電膜層３を形成する工程、これを分割
パターニングする工程、光電変換層２を積層形成する工
程、金属電極４を積層形成並びにこれを分割パターニン
グする工程は上記実施形態と同様である。

【００３６】この第２スクライブ加工では、第１スクラ
イブラインＳ１から平行に離れた位置にレーザ光Ｌを照
射して光電変換層２のパターニングを施しており、その
ために加工用のレーザ光Ｌの光軸と焦点検知用観察光学
系の半導体レーザ光Ｌｆの光軸をスクライブ方向と直交
する方向にオフセットさせている。すなわち、上記実施
形態では、加工用のレーザ光Ｌの光軸と焦点検知用観察
光学系の半導体レーザ光Ｌｆの光軸とは同軸となってい
たが、本実施形態では、両者の光軸がずれるように設定
されている。なお、オートフォーカスの照準位置として
は、同様にコントラストが明確な絶縁基板１上の透明導
電膜層３の第１スクライブラインエッジの３層界面Ａ１
あるいは２層界面Ａ２が利用される。

【００３７】これにより、オートフォーカス検知用観察
光学系にて、透明導電膜層３の第１スクライブラインエ
ッジをオートフォーカスの照準としてジャストフォーカ
スさせながら、レーザ光Ｌの加工許容深度内に被加工面
を保持してレーザ光Ｌでスクライブ加工する際に、透明
導電膜層３の第１スクライブラインＳ１と光電変換層２
の第２スクライブラインＳ２の間隔を任意の距離に設定
することができる。例えば、第２スクライブラインＳ２
の溝幅は１１０μｍ、重畳ラインＳｔの幅は２０μｍ、
コンタクトラインＳｃの幅は９０μｍで良好に加工でき
る。

【００３８】したがって、スクライブ加工する際に、透
明導電膜層３のスクライブラインＳ１と光電変換層２の
スクライブラインＳ２の重畳部分の面積を最小限に詰め
ることができ、第２スクライブラインＳ２中におけるユ
ニットセルの直列接続に必要なコンタクトライン幅をで
きるだけ広く確保でき、金属電極４と透明導電膜層３と
の接触不良が発生する危険性を少なくすることができ
る。

【００３９】ここで、上記の各実施形態では、絶縁基板
１に自重撓みのある普通のガラス基板を使用している
が、反りのある強化ガラス基板を使用する場合にも各実
施形態の製造方法を適用できる。例えば、厚さ３．３ｍ
ｍ、基板サイズ６５０×５５０ｍｍ、屈折率１．５の白
板強化ガラス基板を用い、その片面にＺｎＯをＤＣまた
はＲＦスパッタ法で厚さ２μｍに積層し、ヘイズ率１０
〜１５％のテクスチュア構造を持つ透明導電膜層３を形
成する。このときのシート抵抗は８〜１０Ω／□であ
る。以降の工程は上記実施形態と同じである。

【００４０】したがって、辺方向に０．２％程度の反り
を持つ強化ガラス基板についても、同様に対応でき、良
好に光電変換層２の第２スクライブラインＳ２を形成す
ることができる。これにより、強化ガラス上に薄膜太陽
電池を直接積層形成し、集積化を行うことが可能となる
ため、従来のような保護ガラスが不要になり、屋外設置
用の大面積太陽電池の低コスト化と軽量化を達成でき
る。

【００４１】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
るものではなく、本発明の範囲内で上記実施形態に多く
の修正および変更を加え得ることは勿論である。例え
ば、絶縁基板として、透光性の合成樹脂製のフレキシブ
ル基板を用いてもよい。また金属薄板、セラミック薄板
を用いてもよく、この場合には基板は非透光性となるの
で、レーザ光は絶縁基板の積層面側から照射することに
なる。

【００４２】

【発明の効果】以上の説明から明らかな通り、本発明に
よると、光電変換層にレーザ光を照射することによりこ
れを分割してパターニングするスクライブ加工を行うと
き、電極層の分割ラインと光電変換層の分割ラインとを
重畳させるようにするので、電極層の分割ラインエッジ
をレーザ光の焦点の照準として利用可能となり、絶縁基
板に撓みや反りが生じていても、レーザ光の加工許容深
度内に被加工面を保持しながら光電変換層をパターニン
グすることができる。したがって、絶縁基板の形状に左
右されずにレーザ光の焦点が合うので、良好な加工を行
うことができ、太陽電池の品質および特性の向上を図る
ことができる。

【００４３】そして、焦点合わせ用の光軸に対してレー
ザ光の光軸をずらすことにより、電極層の分割ラインと
光電変換層の分割ラインとを任意の幅で重畳させること
が可能となり、電極層の分割ラインと光電変換層の分割
ラインの重畳部分の面積を最小限に詰めることができ
る。したがって、集積型薄膜太陽電池において、分割ラ
イン中におけるユニットセルの直列接続に必要なコンタ
クトラインの幅をできるだけ広く確保でき、接触不良の
発生をなくすことができ、太陽電池を歩留まりよく製造
することができる。

【００４４】また、レーザ光の焦点の照準位置である電
極層の分割ラインエッジを分割ライン上の絶縁基板、電
極層および光電変換層が交わる３層界面とすることによ
り、例えばテクスチュア構造の太陽電池では、この界面
における光の散乱が局所的に低減されるので、よりコン
トラスト比が向上し、焦点合わせの精度が向上する。

【００４５】あるいは、照準位置である電極層の分割ラ
インエッジを分割ライン上の電極層と光電変換層との間
の絶縁基板に垂直な２層界面とすることにより、焦点合
わせ位置の許容度が大きく、より信頼性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態の太陽電池における第２スク
ライブ加工前後の状態を示す断面図

【図２】同じく重畳したスクライブラインの平面視概念
図

【図３】同じく太陽電池の断面図

【図４】同じく太陽電池の各製造工程での断面図

【図５】レーザ装置の概略構成図

【図６】非対称焦点誤差検出方式を用いるオートフォー
カスの説明図

【図７】他の実施形態の太陽電池における第２スクライ
ブ加工前後の状態を示す断面図

【図８】同じく重畳したスクライブラインの平面視概念
図

【符号の説明】

１絶縁基板２光電変換層３透明導電層４金属電極Ｓ１第１スクライブラインＳ２第２スクライブラインＬレーザ光Ｌｆ半導体レーザ光Ａ１３層界面Ａ２２層界面

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁基板の上に電極層を形成して、該電
極層にレーザ光を照射することによりこれを分割してパ
ターニングし、その上に光電変換層を積層し、該光電変
換層にレーザ光を照射することによりこれを分割してパ
ターニングする太陽電池の製造方法において、前記光電
変換層をパターニングするとき、前記絶縁基板上の電極
層の分割ラインエッジをレーザ光の焦点の照準として利
用し、前記電極層の分割ラインと前記光電変換層の分割
ラインとを重畳させることを特徴とする太陽電池の製造
方法。
【請求項２】透光性絶縁基板の上に透光性電極層、光
電変換層、金属電極が順次積層され、前記絶縁基板また
は透光性電極層に凹凸が形成された太陽電池において、
前記電極層に自動焦点機構を有するレーザ装置からレー
ザ光を照射することにより前記電極層を分割加工してパ
ターニングし、その上に光電変換層を積層し、該光電変
換層に前記絶縁基板側からレーザ光を照射することによ
り前記光電変換層を分割加工してパターニングし、前記
自動焦点機構によりレーザ光の加工許容深度内に被加工
面を保持しながら前記光電変換層をパターニングすると
き、前記絶縁基板上の電極層の分割ラインエッジをレー
ザ光の焦点の照準として利用し、前記電極層の分割ライ
ンと前記光電変換層の分割ラインとが重畳するようにレ
ーザ光の光軸を焦点合わせ用の光軸に対して設定するこ
とを特徴とする太陽電池の製造方法。
【請求項３】レーザ光を照射するためのレーザ装置の
焦点合わせ用の光軸とレーザ光の光軸とを同軸にするこ
とを特徴とする請求項１または２記載の太陽電池の製造
方法。
【請求項４】レーザ光を照射するためのレーザ装置の
焦点合わせ用の光軸に対してレーザ光の光軸をずらし、
電極層の分割ラインと光電変換層の分割ラインとを任意
の幅で重畳させることを特徴とする請求項１または２記
載の太陽電池の製造方法。
【請求項５】レーザ光の焦点の照準位置である電極層
の分割ラインエッジが、該分割ライン上の絶縁基板、電
極層および光電変換層が交わる３層界面であることを特
徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の太陽電池
の製造方法。
【請求項６】レーザ光の焦点の照準位置である電極層
の分割ラインエッジが、該分割ライン上の電極層と光電
変換層との間の絶縁基板に垂直な２層界面であることを
特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の太陽電
池の製造方法。
【請求項７】絶縁基板が、透光性の強化ガラス、非強
化ガラスあるいはフレキシブル基板のいずれかであるこ
とを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の太
陽電池の製造方法。