JPWO2010018869A1 - 太陽電池の製造方法及び製造装置 - Google Patents
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Abstract
この太陽電池の製造方法は、区画素子(21)に存在する構造欠陥(A1,A2)を検出し、前記構造欠陥(A1,A2)と前記スクライブ線(19)とを含む領域を撮像することにより画像(M)を得て、互いに隣接するスクライブ線(19)どうしの間隔、又は前記スクライブ線(19)の幅に相当する第一の画素数を特定し、予め記憶された互いに隣接する前記スクライブ線(19)どうしの間隔、又は予め記憶された前記スクライブ線(19)の幅を示す実測値を参照し、前記第一の画素数と前記実測値とを比較して、前記画像(M)上における1画素あたりの実寸法を算出し、前記構造欠陥(A1,A2)と前記スクライブ線(19)との距離に相当する第二の画素数を特定し、前記第二の画素数と前記1画素あたりの実寸法とを比較して欠陥位置情報を算出し、前記欠陥位置情報に基づきレーザー光を照射して前記構造欠陥(A1,A2)を電気的に分離する。
Description
本発明は、太陽電池の製造方法及び製造装置に関し、詳しくは、低コストで迅速に構造欠陥の検出、修復が可能な太陽電池の製造方法及び製造装置に関する。
本願は、2008年8月15日に出願された特願2008−209209号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
本願は、2008年8月15日に出願された特願2008−209209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。しかし、一方でシリコン単結晶を利用した太陽電池は、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を用いるため、インゴットの製造に大量のエネルギーが費やされ、製造コストが高い。特に屋外などに設置される大面積の太陽電池を実現する場合、シリコン単結晶を利用して太陽電池を製造すると、現状では相当にコストが掛かる。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を発生するアモルファスシリコン膜(i型)が、p型及びn型のシリコン膜によって挟まれたpin接合と呼ばれる層構造の半導体膜を用いている。この半導体膜の両面には、それぞれ電極が形成されている。太陽光によって発生した電子とホールは、p型・n型半導体の電位差によって活発に移動し、これが連続的に繰り返されることで両面の電極に電位差が生じる。
こうしたアモルファスシリコン太陽電池の具体的な構成としては、例えば、ガラス基板にTCO(Transparent Conductive Oxide)などの透明電極を下部電極として成膜し、この上にアモルファスシリコンからなる半導体膜と、上部電極となるAg薄膜などが形成された構成が採用される。
このような上下電極と半導体膜からなる光電変換体を備えたアモルファスシリコン太陽電池においては、基板上に広い面積で均一に各層を成膜しただけでは電位差が小さく、抵抗値が大きくなる問題がある。そのため、例えば、光電変換体を所定のサイズごとに電気的に区画した区画素子を形成し、互いに隣接する区画素子どうしを電気的に接続することにより、アモルファスシリコン太陽電池が構成されている。
具体的には、基板上に広い面積で均一に形成した光電変換体にレーザー光などを用いてスクライブ線(スクライブライン)と称される溝を形成し、多数の短冊状の区画素子を得て、この区画素子どうしを電気的に直列に接続した構造が採用される。
このような上下電極と半導体膜からなる光電変換体を備えたアモルファスシリコン太陽電池においては、基板上に広い面積で均一に各層を成膜しただけでは電位差が小さく、抵抗値が大きくなる問題がある。そのため、例えば、光電変換体を所定のサイズごとに電気的に区画した区画素子を形成し、互いに隣接する区画素子どうしを電気的に接続することにより、アモルファスシリコン太陽電池が構成されている。
具体的には、基板上に広い面積で均一に形成した光電変換体にレーザー光などを用いてスクライブ線(スクライブライン)と称される溝を形成し、多数の短冊状の区画素子を得て、この区画素子どうしを電気的に直列に接続した構造が採用される。
ところで、こうした構造のアモルファスシリコン太陽電池においては、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。例えば、アモルファスシリコン膜の成膜時にパーティクルが混入したりピンホールが生じたりすることにより、上部電極と下部電極とが局所的に短絡することがある。
このように、光電変換体において、半導体膜を挟んで上部電極と下部電極との間で局所的に短絡するような構造欠陥が生じると、発電電圧の低下や光電変換効率が低下するといった不具合を引き起こす。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においては、こうした短絡等の構造欠陥を検出し、構造欠陥が存在する箇所(領域)を除去(電気的に分離)することにより、不具合を修復している。
従来、区画素子上で構造欠陥が生じている箇所を除去する際には、レーザー光を用いて構造欠陥を囲むような溝(リペア線)を形成し、構造欠陥が存在する領域を構造欠陥が存在していない部分から電気的に分離させて、短絡等の障害を防止する方法が一般的に知られている(例えば、特許文献1)。
レーザー光が照射される位置の位置決めを行う際には、例えば、区画素子上の任意の点にレーザー光を照射して照射痕を形成した後、太陽電池が載置されたステージを所定の距離だけ動かし、再びレーザー光を照射して照射痕を形成する。
次に、撮像装置等を用いてこれら2つの照射痕を含む領域を撮像し、得られた画像上で、2つの照射痕の間の画素数を計測する。
そして、2つの照射痕の間の画素数とステージの移動距離とから、1画素あたりのステージの移動距離(実寸)を特定する。
このように得られた画像上の1画素とステージ上での実寸法との変換値に基づいて、画像上の構造欠陥の像とレーザー照射位置とが合致するように、ステージの移動が制御されている。
次に、撮像装置等を用いてこれら2つの照射痕を含む領域を撮像し、得られた画像上で、2つの照射痕の間の画素数を計測する。
そして、2つの照射痕の間の画素数とステージの移動距離とから、1画素あたりのステージの移動距離(実寸)を特定する。
このように得られた画像上の1画素とステージ上での実寸法との変換値に基づいて、画像上の構造欠陥の像とレーザー照射位置とが合致するように、ステージの移動が制御されている。
しかしながら、上述した従来のようなレーザー光が照射される位置を制御する方法においては、撮像装置と太陽電池との距離が変動したり、あるいは撮像倍率を変更する度に撮像した画像における1画素あたりの実寸法が変わったりする。
このため、個々の太陽電池ごとに1画素あたりの実寸法を算出し直してから、ステージを移動させて、レーザー光が照射される位置を調整するという手間の掛かる欠陥修復手順が必要であった。
また、1画素あたりの実寸法を算出するたびに、太陽電池の区画素子にマーキングとなるレーザー痕を形成する必要があるので、無用な損傷を区画素子に与えてしまうという課題もあった。
このため、個々の太陽電池ごとに1画素あたりの実寸法を算出し直してから、ステージを移動させて、レーザー光が照射される位置を調整するという手間の掛かる欠陥修復手順が必要であった。
また、1画素あたりの実寸法を算出するたびに、太陽電池の区画素子にマーキングとなるレーザー痕を形成する必要があるので、無用な損傷を区画素子に与えてしまうという課題もあった。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、構造欠陥を含む領域を撮像した画像に基づいて、レーザー光が照射される位置を少ない手順で容易に制御することが可能な太陽電池の製造方法及び太陽電池の製造装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明の第1態様の太陽電池の製造方法は、スクライブ線によって区画された複数の区画素子を有し、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光電変換体を形成し、前記区画素子に存在する構造欠陥を検出し(欠陥検出工程)、前記構造欠陥と前記スクライブ線とを含む領域を所定の解像度で撮像することによって画像を得て(撮像工程)、前記画像上で、互いに隣接する前記スクライブ線どうしの間隔、又は前記スクライブ線の幅に相当する第一の画素数を特定し(第一特定工程)、予め記憶された互いに隣接する前記スクライブ線どうしの間隔、又は予め記憶された前記スクライブ線の幅を示す実測値を参照し(参照工程)、前記第一の画素数と、前記実測値とを比較して、前記画像上における1画素あたりの実寸法を算出し(第一算出工程)、前記画像上で、前記構造欠陥と前記スクライブ線との距離に相当する第二の画素数を特定し(第二特定工程)、前記第二の画素数と、前記1画素あたりの実寸法とを比較して、前記スクライブ線から前記構造欠陥が存在する位置までの実寸法を示す欠陥位置情報を算出し(第二算出工程)、前記欠陥位置情報に基づいてレーザー光が照射される位置を制御し、前記レーザー光を照射することにより、前記構造欠陥を電気的に分離する(修復工程)を含む。
上記課題を解決するために、本発明の第2態様の太陽電池の製造装置は、スクライブ線によって区画された複数の区画素子を有して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光電変換体を含む太陽電池の製造装置であって、前記区画素子に存在する構造欠陥と前記スクライブ線とを含む領域を所定の解像度で撮像する撮像部と、前記撮像部によって得られた画像上で、互いに隣接する前記スクライブ線どうしの間隔、又は前記スクライブ線の幅に相当する第一の画素数、及び前記構造欠陥と前記スクライブ線との距離に相当する第二の画素数を特定する画像処理部と、前記区画素子の幅、又は前記スクライブ線の幅を示す実測値を記憶するメモリと、前記第一の画素数と前記実測値とを比較して、前記画像上における1画素あたりの実寸法を算出し、前記1画素あたりの実寸法と前記第二の画素数とを比較して、前記スクライブ線から前記構造欠陥が存在する位置までの実寸法を示す欠陥位置情報を算出する演算部と、前記欠陥位置情報に基づいてレーザー光が照射される位置を制御し、前記レーザー光を照射するレーザー照射部と、を含む。
本発明の第1態様の太陽電池の製造方法によれば、太陽電池の製造ロット毎に、僅かな厚みの差などで撮像部と太陽電池との距離が変動したり、あるいは、構造欠陥の検出精度を高めるために撮像倍率を高めたことに起因して画像上での1画素あたりの実寸法が変わったりした場合であっても、予めメモリに記憶させた規定の実寸値(実測値)とその構成画素数とに基づいて1画素あたりの実寸法が常に算出される。
これにより、太陽電池の製造ロット又は撮像倍率を変更する度に、1画素あたりの実寸法を算出し直した後に、ステージを移動させてレーザー光が照射される位置を調整するという手間の掛かる手順が不要となり、太陽電池の欠陥を修復する工程に要する時間を削減し、修復工程における効率を大いに高めることが可能になる。
これにより、太陽電池の製造ロット又は撮像倍率を変更する度に、1画素あたりの実寸法を算出し直した後に、ステージを移動させてレーザー光が照射される位置を調整するという手間の掛かる手順が不要となり、太陽電池の欠陥を修復する工程に要する時間を削減し、修復工程における効率を大いに高めることが可能になる。
また、1画素あたりの実寸法を算出する度に、太陽電池の区画素子にマーキング用のレーザー痕を形成する必要もないので、無用な損傷を区画素子に与えることがなく、発電効率に優れた太陽電池を製造する事が可能になる。
また、本発明の第2態様の太陽電池の製造装置によれば、1画素あたりの実寸法を算出するたびに、太陽電池の区画素子にマーキング用のレーザー痕を形成する必要がないので、無用な損傷を区画素子に与えることがなく、発電効率に優れた太陽電池を製造する事が可能になる。
以下、本発明に係る太陽電池の製造方法、及びこれに用いられる本発明の太陽電池の製造装置の最良の形態について、図面に基づき説明する。
なお、本実施形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものである。本発明の技術範囲は以下に述べる実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
また、以下の説明に用いる各図面では、各構成要素を図面上で認識し得る程度の大きさとするため、各構成要素の寸法及び比率を実際のものとは適宜に異ならせてある。
なお、本実施形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものである。本発明の技術範囲は以下に述べる実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
また、以下の説明に用いる各図面では、各構成要素を図面上で認識し得る程度の大きさとするため、各構成要素の寸法及び比率を実際のものとは適宜に異ならせてある。
図1は、本発明の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要部の一例を示す拡大斜視図である。また、図2Aは図1の太陽電池の層構成を示す断面図である。図2Bは、図2Aにおいて符号Bによって示された部分が拡大された拡大図である。
太陽電池10は、透明な絶縁性の基板11の第1面11a(一方の面)に形成された光電変換体12を有する。基板11は、例えば、カラス又は透明樹脂など、太陽光の透過性に優れ、かつ耐久性を有する絶縁材料で形成されている。この基板11の第2面11b(他方の面)には太陽光が入射する。
太陽電池10は、透明な絶縁性の基板11の第1面11a(一方の面)に形成された光電変換体12を有する。基板11は、例えば、カラス又は透明樹脂など、太陽光の透過性に優れ、かつ耐久性を有する絶縁材料で形成されている。この基板11の第2面11b(他方の面)には太陽光が入射する。
光電変換体12においては、基板11から順に第一電極層(下部電極)13,半導体層14,及び第二電極層(上部電極)15が積層されている。
第一電極層(下部電極)13は、透明な導電材料、例えば、TCO,ITO(Indium Tin Oxide)などの光透過性の金属酸化物から形成されている。
また、第二電極層(上部電極)15は、Ag,Cuなど導電性の金属膜によって形成されている。
第一電極層(下部電極)13は、透明な導電材料、例えば、TCO,ITO(Indium Tin Oxide)などの光透過性の金属酸化物から形成されている。
また、第二電極層(上部電極)15は、Ag,Cuなど導電性の金属膜によって形成されている。
半導体層14は、例えば、図2B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との間にi型アモルファスシリコン膜16が挟まれて構成されたpin接合構造を有する。そして、この半導体層14に太陽光が入射すると電子とホールが生じ、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及びホールは活発に移動し、これが連続的に繰り返されることで第一電極層13と第二電極層15との間に電位差が生じる(光電変換)。
光電変換体12は、スクライブ線(スクライブライン)19によって、外形が短冊状の多数の区画素子21,21…に分割されている。この区画素子21,21…は互いに電気的に区画されるとともに、互いに隣接する区画素子21どうしの間で、電気的に直列に接続される。これにより、光電変換体12は、区画素子21,21…が全て電気的に直列に繋がれた構造を有する。この構造においては、高い電位差の電流を取り出すことができる。スクライブ線19は、例えば、基板11の第1面11aに均一に光電変換体12を形成した後、レーザー光などによって光電変換体12に所定の間隔で溝を形成することにより形成される。
なお、このような光電変換体12を構成する第二電極層(上部電極)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を製造するため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、特に構造欠陥の位置特定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の第1面11aに上に光電変換体12を形成する(光電変換体の形成工程:P1)。光電変換体12の構造としては、例えば、基板11の第1面11aから順に第一電極層(下部電極)13,半導体層14,及び第二電極層(上部電極)15が積層された構造が用いられる。
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、特に構造欠陥の位置特定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の第1面11aに上に光電変換体12を形成する(光電変換体の形成工程:P1)。光電変換体12の構造としては、例えば、基板11の第1面11aから順に第一電極層(下部電極)13,半導体層14,及び第二電極層(上部電極)15が積層された構造が用いられる。
このような構造を有する光電変換体12の形成工程の中で、例えば図4に示すように、半導体層14に不純物等が混入すること(コンタミネーション)によって生じる構造欠陥A1や、半導体層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。このような構造欠陥A1,A2は、第一電極層13と第二電極層15との間を局所的に短絡(リーク)させ、発電効率を低下させる。
次に、光電変換体12に向けて、例えばレーザー光線などを照射して、スクライブ線(スクライブライン)19を形成し、短冊状に分割された多数の区画素子21,21…を形成する(区画素子の形成工程:P2)。
以上の工程を経て形成された太陽電池10においては、区画素子21,21…に存在する構造欠陥(上述したA1,A2に代表される欠陥)が検出される(欠陥検出工程:P3)。この欠陥検出工程において、区画素子21,21…に存在する構造欠陥を検出する方法は、所定の欠陥検出装置が用いられる。
欠陥検出装置の種類は、特に限定されない。欠陥を検出する方法の一例としては、互いに隣接する区画素子21,21間の抵抗値を、区画素子21の長辺方向に所定の間隔で測定していき、抵抗値が低下している領域、即ち短絡の原因である欠陥が存在することが予測される大よその領域を特定する方法が挙げられる。
欠陥検出装置の種類は、特に限定されない。欠陥を検出する方法の一例としては、互いに隣接する区画素子21,21間の抵抗値を、区画素子21の長辺方向に所定の間隔で測定していき、抵抗値が低下している領域、即ち短絡の原因である欠陥が存在することが予測される大よその領域を特定する方法が挙げられる。
また、例えば、区画素子全体にバイアス電圧を印加し、短絡箇所(構造欠陥が存在する箇所)において生じるジュール熱を赤外線センサによって検出することで、構造欠陥が存在する大よその領域を特定する方法も挙げられる。
上述したような方法によって、区画素子21,21…に構造欠陥が存在する大よその領域が確認(発見)されたら、次に、この構造欠陥をレーザー光によって電気的に分離させる前工程として、この構造欠陥の正確な位置を測定する(欠陥位置特定工程:P4)。
図5は、欠陥位置特定工程、又は次工程である修復工程に用いられる、本発明の欠陥位置特定修復装置(太陽電池の製造装置)を示す概念図である。
欠陥位置特定修復装置30は、太陽電池10が載置されるステージ(移動ステージ)31と、このステージ31に載置される太陽電池10の区画素子21,21…を所定の解像度で撮像する撮像部(カメラ)32とを含む。
欠陥位置特定修復装置30は、太陽電池10が載置されるステージ(移動ステージ)31と、このステージ31に載置される太陽電池10の区画素子21,21…を所定の解像度で撮像する撮像部(カメラ)32とを含む。
また、撮像部32には、撮像された画像データの処理を行う画像処理部34が接続される。更に、この画像処理部34には、画像の画素数と実寸値(実測値)との比較などを行う演算部37が接続される。ステージ31には、このステージ31の移動を制御するステージ移動機構35が接続される。また、欠陥位置特定修復装置30は、区画素子21,21…の構造欠陥Dを電気的に分離(除去)する修復部(修復装置)として、レーザー照射部33を有する。
即ち、欠陥位置特定修復装置30においては、ステージ31に載置された太陽電池10と撮像部32とが相対的に移動することが可能であり、また、太陽電池10とレーザー照射部33とが相対的に移動することが可能である。
即ち、欠陥位置特定修復装置30においては、ステージ31に載置された太陽電池10と撮像部32とが相対的に移動することが可能であり、また、太陽電池10とレーザー照射部33とが相対的に移動することが可能である。
ステージ31は、例えば、太陽電池10を載置してX軸及びY軸方向に所定の精度で移動することができる。撮像部32としては、例えば、固体撮像素子(CCD)を備えたカメラが用いられる。
レーザー照射部33は、所定の位置で固定され、このレーザー照射部33から太陽電池10の基板11に向けてレーザー光が照射される。
レーザー照射部33としては、例えば、グリーンレーザー光を照射する光源が用いられる。
ステージ移動機構35がステージ31をX軸及びY軸方向に移動させることにより、基板11上にレーザー光が照射される位置が制御される。
レーザー照射部33は、所定の位置で固定され、このレーザー照射部33から太陽電池10の基板11に向けてレーザー光が照射される。
レーザー照射部33としては、例えば、グリーンレーザー光を照射する光源が用いられる。
ステージ移動機構35がステージ31をX軸及びY軸方向に移動させることにより、基板11上にレーザー光が照射される位置が制御される。
画像処理部34は、撮像部32により得られた所定の解像度を有する画像上で、区画素子21の形成部分とスクライブ線19の領域との高低差(厚み差)などに起因するコントラスト比により、区画素子21,スクライブ線19,及び構造欠陥D等を特定する。
演算部37は、例えばCPU等から構成され、画像処理部34において得られた区画素子21の幅(互いに隣接する前記スクライブ線どうしの間隔)を示す画素数と、実寸値との比較などを行う。また、演算部37は、得られた1画素あたりの実寸法データ等に基づいて、ステージ移動機構35に対して移動データを出力する。
また、この演算部37には、それぞれの区画素子21の実寸幅の値や、スクライブ線19の実寸幅の値を記憶するメモリ36が接続される。
演算部37は、例えばCPU等から構成され、画像処理部34において得られた区画素子21の幅(互いに隣接する前記スクライブ線どうしの間隔)を示す画素数と、実寸値との比較などを行う。また、演算部37は、得られた1画素あたりの実寸法データ等に基づいて、ステージ移動機構35に対して移動データを出力する。
また、この演算部37には、それぞれの区画素子21の実寸幅の値や、スクライブ線19の実寸幅の値を記憶するメモリ36が接続される。
欠陥位置特定工程(P4)では、上述したような欠陥位置特定修復装置30を用いて、前工程である欠陥検出工程(P3)で検出された構造欠陥が存在する大よその領域に、撮像部32の撮像範囲が合致するように、ステージ31が移動する。
そして、区画素子21に存在する構造欠陥Dと、その直近のスクライブ線19を含む画像とを、所定の倍率及び所定の解像度で撮像する(撮像工程:P4a)。
そして、区画素子21に存在する構造欠陥Dと、その直近のスクライブ線19を含む画像とを、所定の倍率及び所定の解像度で撮像する(撮像工程:P4a)。
図6Aは、撮像部32で得られた画像Mの一例を示す模式図である。
撮像部32によって得られた画像Mのデータは、画像処理部34に送られる。画像処理部34においては、画像Mのコントラスト比等に基づき、画像M上で区画素子21とスクライブ線19とが特定される(P4b)。
そして、画像M上で区画素子21の幅に相当する画素数、あるいはスクライブ線19の幅に相当する画素数を検出し、第一画素数p1を得る(第一特定工程)。
撮像部32によって得られた画像Mのデータは、画像処理部34に送られる。画像処理部34においては、画像Mのコントラスト比等に基づき、画像M上で区画素子21とスクライブ線19とが特定される(P4b)。
そして、画像M上で区画素子21の幅に相当する画素数、あるいはスクライブ線19の幅に相当する画素数を検出し、第一画素数p1を得る(第一特定工程)。
例えば、図6Aに示す例では、画像M上で区画素子21の幅wに相当する第一画素数p1が27画素分に一致していることを示している。
なお、太陽電池を実際に撮像することによって得られた画像Mの解像度は、27画素による上記解像度よりも細かい。図6Aにおいては、説明を容易にするために、画素のサイズを大幅に粗く表現している。こうして得られた第一画素数p1は、演算部37に入力される。
なお、太陽電池を実際に撮像することによって得られた画像Mの解像度は、27画素による上記解像度よりも細かい。図6Aにおいては、説明を容易にするために、画素のサイズを大幅に粗く表現している。こうして得られた第一画素数p1は、演算部37に入力される。
次に、演算部37では、区画素子21の実寸幅の値、あるいはスクライブ線19の実寸幅の値をメモリ36から読み出す(参照工程:P4c)。
図6Aに示す例では、区画素子21の実寸幅の値が読み出される。そして、区画素子21の実寸幅の値と、区画素子21の幅wに相当する第一画素数p1とを比較し、1画素あたりの実寸値Qを算出する(第一算出工程:P4d(図6B参照))。
図6Aに示す例では、区画素子21の実寸幅の値が読み出される。そして、区画素子21の実寸幅の値と、区画素子21の幅wに相当する第一画素数p1とを比較し、1画素あたりの実寸値Qを算出する(第一算出工程:P4d(図6B参照))。
次に、画像処理部34では、画像M上でスクライブ線19のエッジと構造欠陥Dとの距離に相当する画素数を検出し、第二画素数p2として演算部37に入力する(第二特定工程:P4e(図6C参照))。
そして、演算部37において、第二画素数p2と、1画素あたりの実寸値Qとを比較し、スクライブ線19のエッジと構造欠陥Dと間の実寸値Lである欠陥位置情報を得る(第二算出工程:P4f)。
そして、演算部37において、第二画素数p2と、1画素あたりの実寸値Qとを比較し、スクライブ線19のエッジと構造欠陥Dと間の実寸値Lである欠陥位置情報を得る(第二算出工程:P4f)。
以上のような欠陥位置特定工程(P4)を経て得られた、スクライブ線19のエッジと構造欠陥Dと間の実寸値Lを示す欠陥位置情報に基づいて、レーザー光が照射される位置と構造欠陥D近傍の位置とが一致するようにステージ31を精密に誘導する。
そして、レーザー照射部33から構造欠陥Dに焦点を合わせてレーザー光を照射し、構造欠陥Dを取り囲むリペア線を形成する(修復工程:P5)。これにより、構造欠陥Dは、欠陥が存在していない領域から電気的に分離(除去)される。
そして、レーザー照射部33から構造欠陥Dに焦点を合わせてレーザー光を照射し、構造欠陥Dを取り囲むリペア線を形成する(修復工程:P5)。これにより、構造欠陥Dは、欠陥が存在していない領域から電気的に分離(除去)される。
以上のような工程によれば、太陽電池10の製造ロット毎に、僅かな厚みの差などで撮像部32と太陽電池10との距離が変動したり、あるいは、構造欠陥の検出精度を高めるために撮像倍率を高めたことに起因して画像上での1画素あたりの実寸法が変わったりした場合であっても、予めメモリに記憶させた規定の実寸値とその構成画素数とに基づいて1画素あたりの実寸法が常に算出される。
これにより、太陽電池10の製造ロット又は撮像倍率を変更する度に、1画素あたりの実寸法を算出し直した後に、ステージを移動させてレーザー光が照射される位置を調整するという手間の掛かる手順が不要となり、太陽電池10の欠陥を修復する工程に要する時間を削減し、修復工程における効率を大いに高めることが可能になる。
これにより、太陽電池10の製造ロット又は撮像倍率を変更する度に、1画素あたりの実寸法を算出し直した後に、ステージを移動させてレーザー光が照射される位置を調整するという手間の掛かる手順が不要となり、太陽電池10の欠陥を修復する工程に要する時間を削減し、修復工程における効率を大いに高めることが可能になる。
また、1画素あたりの実寸法を算出する度に、太陽電池の区画素子にマーキング用のレーザー痕を形成する必要もないので、無用な損傷を区画素子に与えることがなく、発電効率に優れた太陽電池10を製造する事ができる。
以上のような工程を経て、区画素子21に存在する全ての構造欠陥Dを電気的に分離(除去)した後、保護層の形成工程(P6)などを経て、製品としての太陽電池が得られる。
以上詳述したように、本発明は、構造欠陥を含む領域を撮像した画像に基づいて、レーザー光が照射される位置を少ない手順で容易に制御することができる太陽電池の製造方法及び太陽電池の製造装置に有用である。
10 太陽電池、11 基板、12 光電変換体、13 第一電極、14 半導体層、15 第二電極、19 スクライブ線、21 区画素子、32 撮像部、33 レーザー照射部、34 画像処理部、36 メモリ、37 演算部。
Claims (2)
- 太陽電池の製造方法であって、
スクライブ線によって区画された複数の区画素子を有し、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光電変換体を形成し、
前記区画素子に存在する構造欠陥を検出し、
前記構造欠陥と前記スクライブ線とを含む領域を所定の解像度で撮像することによって画像を得て、
前記画像上で、互いに隣接する前記スクライブ線どうしの間隔、又は前記スクライブ線の幅に相当する第一の画素数を特定し、
予め記憶された互いに隣接する前記スクライブ線どうしの間隔、又は予め記憶された前記スクライブ線の幅を示す実測値を参照し、
前記第一の画素数と、前記実測値とを比較して、前記画像上における1画素あたりの実寸法を算出し、
前記画像上で、前記構造欠陥と前記スクライブ線との距離に相当する第二の画素数を特定し、
前記第二の画素数と、前記1画素あたりの実寸法とを比較して、前記スクライブ線から前記構造欠陥が存在する位置までの実寸法を示す欠陥位置情報を算出し、
前記欠陥位置情報に基づいてレーザー光が照射される位置を制御し、前記レーザー光を照射することにより、前記構造欠陥を電気的に分離する
ことを特徴とする太陽電池の製造方法。 - スクライブ線によって区画された複数の区画素子を有して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光電変換体を含む太陽電池の製造装置であって、
前記区画素子に存在する構造欠陥と前記スクライブ線とを含む領域を所定の解像度で撮像する撮像部と、
前記撮像部によって得られた画像上で、互いに隣接する前記スクライブ線どうしの間隔、又は前記スクライブ線の幅に相当する第一の画素数、及び前記構造欠陥と前記スクライブ線との距離に相当する第二の画素数を特定する画像処理部と、
前記区画素子の幅、又は前記スクライブ線の幅を示す実測値を記憶するメモリと、
前記第一の画素数と前記実測値とを比較して、前記画像上における1画素あたりの実寸法を算出し、前記1画素あたりの実寸法と前記第二の画素数とを比較して、前記スクライブ線から前記構造欠陥が存在する位置までの実寸法を示す欠陥位置情報を算出する演算部と、
前記欠陥位置情報に基づいてレーザー光が照射される位置を制御し、前記レーザー光を照射するレーザー照射部と、
を備えたことを特徴とする太陽電池の製造装置。
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