KR101169455B1 - 태양전지의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 태양전지의 제조방법은, 기판과, 이 기판상에 제1 도전층, 광전변환층 및 제2 도전층이 순서대로 겹쳐진 구조체를 가지고, 이 구조체가 소정 사이즈별로 전기적으로 구획되어 여러 개의 구획 소자를 이루고 서로 인접한 상기 구획 소자끼리 전기적으로 접속된 태양전지의 제조방법으로서, 상기 여러 개의 구획 소자로부터 구조 결함이 존재하는 영역을 특정하는 결함 영역 특정 공정과, 상기 영역 또는 그 주위에 레이저 광선을 조사하여 상기 구조 결함을 제거하는 복원 공정을 구비하고, 상기 복원 공정은 상기 구조체에 제1 레이저를 조사하여 상기 영역을 제거 또는 분리하는 공정α와, 상기 제거 또는 분리에 의해 생긴 상기 구조체의 단부에 제2 레이저를 조사하여 상기 단부를 클리닝하는 공정β를 포함하고, 상기 제2 레이저는 그 포커싱 위치가 상기 기판에서 떨어지도록 상기 제1 레이저를 디포커싱한 레이저를 사용한다.

Description

태양전지의 제조방법{Fabrication method for a solar cell}
본 발명은 태양전지의 제조방법에 관한 것으로서, 상세하게는 박막 태양전지의 특성을 열화시키지 않고 이 박막 태양전지에 생긴 구조 결함을 복원하는 기술에 관한 것이다. 본원은 2008년 09월 22일에 일본에 출원된 일본특원2008-242541호에 기초하여 우선권을 주장하고 그 내용을 여기에 원용한다.
에너지의 효율적인 이용 관점에서 최근 태양전지는 더욱더 널리 일반적으로 이용되고 있다. 특히 실리콘 단결정을 이용한 태양전지는 단위 면적당 에너지 변환 효율이 우수하다. 이 실리콘 단결정을 이용한 태양전지에는 실리콘 단결정 잉곳을 슬라이스한 실리콘 웨이퍼가 사용되고 있다. 이 잉곳의 제조시에는 대량의 에너지를 소비할 필요가 있기 때문에 그 제조 비용이 높아진다. 특히 옥외 등에 설치되는 대면적의 태양전지에 실리콘 단결정을 이용하여 실현하고자 하면 상당한 제조 비용이 드는 것이 현실이다. 그래서 보다 저렴하게 제조 가능한 아몰퍼스(비정질) 실리콘 박막을 이용한 태양전지가 저렴한 태양전지로서 보급되고 있다.
아몰퍼스 실리콘 태양전지는 빛을 받으면 전자와 홀을 발생하는 아몰퍼스 실리콘막(i형)이 p형 및 n형의 실리콘막으로 끼워진 pin접합이라고 불리는 층구조의 반도체막과; 이 반도체막의 양면에 각각 형성된 전극;으로 구성되어 있다.
태양광에 의해 발생한 전자와 홀이 p형?n형 반도체의 전위차에 의해 활발하게 이동하고 이 이동이 연속적으로 반복됨으로써 반도체막 양면의 전극에 전위차가 생긴다.
이와 같은 아몰퍼스 실리콘 태양전지는, 예를 들면 이하와 같이 제작된다. 우선 수광면측이 되는 유리 기판상에 광투과성을 가진 TCO(Transparent Conducting Oxide) 등의 투명 전극을 제1 도전층으로서 형성한다. 그리고 이 제1 도전층상에 아몰퍼스 실리콘으로 이루어진 반도체막을 광전변환층으로서 형성하고, 또한 이 광전변환층상에 이면 전극이 되는 Ag박막 등을 제2 도전층으로서 형성한다. 이들 제1 도전층과 광전변환층과 제2 도전층으로 이루어진 구조체를 구비한 아몰퍼스 실리콘 태양전지는 기판상에 넓은 면적으로 균일하게 각 층을 성막한 것만으로는 반도체막 양면의 전위차가 작고 또 이들 저항값의 문제도 있다. 따라서 아몰퍼스 실리콘 태양전지에서는, 예를 들면 구조체가 소정 사이즈별로 전기적으로 구획되어 여러 개의 구획 소자로서 형성되고 서로 인접한 구획 소자끼리 전기적으로 접속되어 있다. 구체적으로는 기판상에 넓은 면적으로 균일하게 형성된 구조체에 레이저광 등으로 스크라이브선(스크라이브 라인)이라고 불리는 홈을 형성하여 다수의 직사각형의 구획 소자로 하고 이들 구획 소자끼리 전기적으로 직렬로 접속한 구조로 한다.
이와 같은 구조의 아몰퍼스 실리콘 태양전지는, 그 제조 단계에서 여러 개의 구조 결함이 생기는 것으로 알려져 있다. 예를 들면 아몰퍼스 실리콘막의 성막시에 이 아몰퍼스 실리콘막내에 파티클이 혼입되거나 핀홀이 생기는 경우가 있다. 이러한 구조 결함에 의해 제1 도전층(투명 전극)과 제2 도전층(이면 전극)이 국소적으로 합선되는 경우가 있다. 또 기판상에 구조체를 형성한 후에 스크라이브선에 의해 다수의 구획 소자로 분할할 때에 이 스크라이브선을 따라 제2 도전층을 이루는 금속막이 용융되어 제1 도전층에 도달하여 제1 도전층과 제2 도전층이 국소적으로 합선되기도 한다.
이와 같이 광전변환층(반도체막)의 양면에 각각 배치된 제1 도전층과 제2 도전층간에 국소적으로 합선되는 구조 결함이 구조체에 생기면 아몰퍼스 실리콘 태양전지의 발전 전압의 저하나 발전 효율의 저하라는 문제가 생긴다. 따라서 종래의 아몰퍼스 실리콘 태양전지의 제조 공정에서는 이와 같은 합선 등의 원인이 되는 구조 결함을 검출하여 이 구조 결함이 생긴 부분을 제거함으로써 문제를 해결하였다.
이와 같은 구조 결함이 생긴 부분을 구조체로부터 절연시켜 복원하기 위해서는, 예를 들면 특허문헌 1에 기재되어 있는 것처럼 레이저를 이 부분에 조사하여 구조 결함이 생긴 부분을 절연시켰다. 이 때 도 15에 도시한 것처럼 기판쪽에서 l종류의 레이저 L을 조사하여 광전변환층과 제2 도전층의 2층이 제거된 리페어선(R1～R4)을 형성하였다. 이 리페어선(R1～R4)이 스크라이브선(119)(119a,119b)을 벗어나도록(횡단하도록) 형성함으로써 구조 결함 A를 제거 혹은 분리하였다.
그러나 제1 도전층과 제2 도전층을 전기적으로 도통시키는 스크라이브선(119)(119a,119b)을 벗어나(횡단하여) 구조 결함 A를 제거하면 구조 결함 A가 생긴 영역 D의 절연 효과가 줄어들어 이 영역 D를 확실하게 절연시키기 힘들다.
그래서 이 영역 D를 확실하게 절연시키기 위해서는, 예를 들면 특허문헌 2에 개시되어 있는 기술을 사용하여 제1 도전층(113)과 광전변환층(114)과 제2 도전층(115)의 3층을 제거할 필요가 있었다(도 16a, 도 16b 참조).
또 구조 결함의 원인이 제1 도전층(113)에 있는 경우 이 구조 결함을 복원하기 위해서는 제1 도전층(113)과 함께 광전변환층(114) 및 제2 도전층(115)도 함께 제거해야 했다.
그런데 도 16a에 도시한 것처럼 구조체(112)를 구성하는 제1 도전층(113)과 광전변환층(114)와 제2 도전층(115)의 3층의 제거 작업을 레이저 L의 조사로 일제히 실시하면 도 16b에 도시한 것처럼 레이저 L의 조사에 의해 증발된 제1 도전층(113)의 일부가 리페어선 R이 형성된 구조체(112)의 광전변환층(114) 및 제2 도전층(115)의 단부(112a)에 잔사로서 부착되는 경우가 있다. 그리고 이 증발한 제1 도전층(113)의 일부가 광전변환층(114) 및 제2 도전층(115)의 단부(112a)에 부착됨으로써 새로운 구조 결함이 되어 태양전지 특성의 열화를 초래할 우려가 있었다.
특허문헌 1: 일본특개소59-99467호 공보 특허문헌 2: 일본특개2008-66453호 공보
본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 제1 도전층과 제2 도전층이 국소적으로 합선되는 구조 결함을 복원하기 위해 레이저의 조사에 의해 제1 도전층과 함께 광전변환층 및 제2 도전층도 함께 제거할 필요가 있는 경우에 태양전지에서의 특성 열화를 줄일 수 있는 태양전지의 제조방법의 제공을 목적으로 한다.
(1) 본 발명의 태양전지의 제조방법은, 기판과, 이 기판상에 제1 도전층, 광전변환층 및 제2 도전층이 순서대로 겹쳐진 구조체를 가지고, 이 구조체가 소정 사이즈별로 전기적으로 구획되어 여러 개의 구획 소자를 이루고 서로 인접한 상기 구획 소자끼리 전기적으로 접속된 태양전지의 제조방법으로서, 상기 여러 개의 구획 소자로부터 구조 결함이 존재하는 영역을 특정하는 결함 영역 특정 공정과, 상기 영역 또는 그 주위에 레이저 광선을 조사하여 상기 구조 결함을 제거하는 복원 공정을 구비하고, 상기 복원 공정은, 상기 구조체에 제1 레이저를 조사하여 상기 영역을 제거 또는 분리하는 공정α와, 상기 제거 또는 분리에 의해 생긴 상기 구조체의 단부에 제2 레이저를 조사하여 상기 단부를 클리닝하는 공정β를 포함하고, 상기 제2 레이저는 그 포커싱 위치가 상기 기판에서 떨어지도록 상기 제1 레이저를 디포커싱한 레이저를 사용한다.
(2) 상기 (1)에 기재된 태양전지의 제조방법은, 상기 공정β는 상기 기판의 평면 방향으로 상기 제2 레이저의 조사 위치를 이동시켜 상기 구조 결함이 존재하지 않는 쪽의 상기 구조체 단부에 상기 제2 레이저를 조사해도 좋다.
(3) 상기 (2)에 기재된 태양전지의 제조방법은, 상기 공정β는 상기 제2 레이저의 조사 대신에 레이저 광선의 주파수가 상기 제1 레이저와는 다르고, 또한 그 포커싱 위치가 상기 제1 레이저에 비해 상기 기판에서 떨어지도록 디포커싱된 제3 레이저를 조사해도 좋다.
(4) 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 태양전지의 제조방법은, 상기 공정α는 상기 제1 레이저의 조사전에 포커싱 위치가 상기 제1 레이저에 비해 상기 기판에서 떨어지도록 디포커싱한 제4 레이저를 상기 구조체에 조사하여 홈부를 형성하는 공정을 더 가지고, 상기 홈부의 형성 후 상기 구조체의 상기 홈부에 상기 제1 레이저를 조사해도 좋다.
상기 (1)에 기재된 태양전지의 제조방법에서는, 구조체에 제1 레이저를 조사하고 제1 도전층과 광전변환층과 제2 도전층의 3층을 제거하여 구조 결함이 존재하는 영역을 제거 또는 분리한다. 그 후 이 제1 레이저의 조사에 의해 형성된 구조체의 단부에 그 포커싱 위치가 기판에서 떨어지도록 제1 레이저를 디포커싱한 제2 레이저를 조사한다. 이 디포커싱에 의해 제2 레이저는 광전변환층 및 제2 도전층만을 제거할 수 있는 조건으로 변경된다. 따라서 제1 레이저의 조사에 의해 광전변환층의 벽면(단부)에 생긴 새로운 구조 결함(제1 레이저의 조사에 의해 제거된 제1 도전층의 부착)이 이 제2 레이저의 조사에 의해 제거되기 때문에 구조체의 단부를 클리닝할 수 있다.
따라서 제1 도전층과 제2 도전층이 국소적으로 합선되는 구조 결함을 복원하기 위해 레이저의 조사에 의해 제1 도전층과 함께 광전변환층 및 제2 도전층도 함께 제거할 필요가 있는 경우에도 태양전지에서의 특성 열화를 줄일 수 있다.
도 1은, 본 발명의 태양전지의 제조방법으로 제작되는 태양전지의 일례를 도시한 주요부 확대 사시도이다.
도 2는, 도 1에 도시한 태양전지의 층구성의 일례를 도시한 단면도이다.
도 3은, 본 발명에 관한 태양전지의 제조방법의 개요를 도시한 흐름도이다.
도 4는, 구조 결함의 존재예를 도시한 태양전지의 단면도이다.
도 5는, 결함 영역 특정 공정의 상태를 도시한 설명도이다.
도 6a는, 본 발명에 관한 결함 복원 공정의 제1예를 도시한 도면이다.
도 6b는, 동 결함 복원 공정의 예를 도시한 도면이다.
도 6c는, 동 결함 복원 공정의 예를 도시한 도면이다.
도 6d는, 동 결함 복원 공정의 예를 도시한 도면이다.
도 7a는, 본 발명에 관한 결함 복원 공정의 제2예를 도시한 도면이다.
도 7b는, 동 결함 복원 공정의 예를 도시한 도면이다.
도 7c는, 동 결함 복원 공정의 예를 도시한 도면이다.
도 8a는, 도 7a～도 7c에 도시한 결함 복원 공정의 계속을 도시한 도면이다.
도 8b는, 도 7a～도 7c에 도시한 결함 복원 공정의 계속을 도시한 도면이다.
도 9a는, 본 발명에 관한 결함 복원 공정의 제3예를 도시한 도면이다.
도 9b는, 동 결함 복원 공정의 예를 도시한 도면이다.
도 9c는, 동 결함 복원 공정의 예를 도시한 도면이다.
도 10a는, 도 9a～도 9c에 도시한 결함 복원 공정의 계속을 도시한 도면이다.
도 10b는, 도 9a～도 9c에 도시한 결함 복원 공정의 계속을 도시한 도면이다.
도 10c는, 도 9a～도 9c에 도시한 결함 복원 공정의 계속을 도시한 도면이다.
도 11a는, 본 발명에 관한 결함 복원 공정의 제4예를 도시한 도면이다.
도 11b는, 동 결함 복원 공정의 예를 도시한 도면이다.
도 11c는, 동 결함 복원 공정의 예를 도시한 도면이다.
도 12a는, 도 11a～도 11c에 도시한 결함 복원 공정의 계속을 도시한 도면이다.
도 12b는, 도 11a～도 11c에 도시한 결함 복원 공정의 계속을 도시한 도면이다.
도 13a는, 본 발명에 관한 결함 복원 공정의 제5예를 도시한 도면이다.
도 13b는, 동 결함 복원 공정의 예를 도시한 도면이다.
도 13c는, 동 결함 복원 공정의 예를 도시한 도면이다.
도 14a는, 도 13a～도 13c에 도시한 결함 복원 공정의 계속을 도시한 도면이다.
도 14b는, 도 13a～도 13c에 도시한 결함 복원 공정의 계속을 도시한 도면이다.
도 14c는, 도 13a～도 13c에 도시한 결함 복원 공정의 계속을 도시한 도면이다.
도 15는, 종래의 결함 복원 공정의 일례를 도시한 도면이다.
도 16a는, 종래의 결함 복원 공정의 다른 일례를 도시한 도면이다.
도 16b는, 동 결함 복원 공정의 예를 도시한 도면이다.
이하에서는 본 발명에 관한 태양전지의 제조방법의 일 실시형태를, 아몰퍼스 실리콘형 태양전지의 경우를 예로 들어 도면에 기초하여 설명하기로 한다. 도 1은, 본 발명에 관한 태양전지의 제조방법에 의해 제조되는 아몰퍼스 실리콘형 태양전지의 일례를 도시한 주요부 확대 사시도이다. 또 도 2는, 도 1에 도시한 태양전지의 층구성을 도시한 단면도이다. 도 1에 도시한 태양전지(10)는 광투과성을 가진 절연성 기판(11)과, 이 기판(11)의 일면(11a)에 형성된 구조체(12)를 가진다.
기판(11)은, 예를 들면 유리나 투명 수지 등 태양광의 투과성이 우수하고 또한 내구성이 있는 절연 재료로 이루어진다. 이 태양전지(10)에서는 이 기판(11)의 타면(11b)쪽에서 태양광 S가 입사된다.
구조체(12)는 광투과성을 가진 제1 도전층(투명 전극)(13)과, 광전변환층(14)과, 제2 도전층(이면 전극)(15)을 구비하였다. 즉 제1 도전층(13), 광전변환층(14) 및 제2 도전층(15)을 이 순서대로 겹침으로써 구조체(12)가 형성되어 있다.
제1 도전층(13)은 광투과성을 가진 금속 산화물, 예를 들면 AZO[Al(알루미늄)이 첨가된 ZnO]나 GZO[Ga(갈륨)이 첨가된 ZnO], ITO(Indium Tin Oxide) 등의 TCO로 이루어진 TCO전극이다.
광전변환층(14)은, 예를 들면 도 2의 상부에 도시한 것처럼 p형 아몰퍼스 실리콘막(17)과; n형 아몰퍼스 실리콘막(18)과; 이들 p형 아몰퍼스 실리콘막(17)과 n형 아몰퍼스 실리콘막(18) 사이에 끼워진 i형 아몰퍼스 실리콘막(16);으로 이루어지고 pin구조 또는 nip구조를 이룬다. 이 광전변환층(14)의 두께는, 예를 들면 2～300㎚로 할 수 있다.
또 광전변환층(14)은 아몰퍼스 실리콘의 pin구조 또는 nip구조에 마이크로 크리스탈 실리콘의 pin구조 또는 nip구조를 적층한 탄뎀 구조로 할 수도 있다.
이 광전변환층(14)에 기판(11) 및 제1 도전층(13)을 통과한 태양광이 입사되어 태양광에 포함되는 에너지 입자가 i형 아몰퍼스 실리콘막(16)에 대응하면, 광기전력 효과에 의해 전자와 홀이 생긴다. 그러면 p형 아몰퍼스 실리콘막(17)과 n형 아몰퍼스 실리콘막(18)과의 전위차에 의해 전자는 n형 아몰퍼스 실리콘막(18)을 향해 이동하고, 홀은 p형 아몰퍼스 실리콘막(17)을 향해 각각 이동한다. 이 이동이 활발하게 연속적으로 반복됨으로써 제1 도전층(13)과 제2 도전층(15) 사이에 전위차가 생긴다. 이들 전자와 홀을 제1 도전층(13)과 제2 도전층(15)에서 각각 취출함으로써 광에너지를 전기 에너지로 변환할 수 있다(광전변환).
제2 도전층(15)은 Ag(은)이나 Cu(구리) 등의 도전성 금속막으로 구성되어 있으면 된다. 이 제2 도전층(15)의 두께는, 예를 들면 2～300㎚로 할 수 있다.
또 제2 도전층(15)은 TCO와 금속 또는 합금과의 적층 구조로 할 수도 있다. TCO는, 예를 들면 AZO, GZO 또는 ITO 등이다. 금속 또는 합금은, 예를 들면 Ag 또는 Ag합금[예를 들면 Sn(주석)과 Au(금)을 함유한 Ag]이다.
구조체(12)는 제2 도전층(15) 및 그 하층의 광전변환층(14)에 형성된 스크라이브선(19)에 의해, 예를 들면 외형이 직사각형인 다수의 구획 소자(21,21…)로 분할되어 있다. 이들 구획 소자(21,21…)는 서로 전기적으로 구획됨과 동시에 서로 인접한 구획 소자(21) 사이에서, 예를 들면 전기적으로 직렬로 접속되어 있다. 이로써 이 구조체(12)에서의 전위차가 커져 보다 많은 전류를 취출할 수 있다.
스크라이브선(19)은, 예를 들면 기판(11)의 일면과 균일하게 구조체(12)를 형성한 후 레이저 등에 의해 제2 도전층(15)과 광전변환층(14)를 제거하여 구조체(12)에 소정 간격으로 홈을 형성함으로써 형성하면 된다.
구조체(12)를 이루는 제2 도전층(15) 위에 절연성 수지 등으로 이루어진 보호층(미도시)을 더 형성하는 것이 바람직하다.
이상과 같은 구성의 태양전지의 제조방법을 설명하기로 한다.
도 3은, 본 발명의 태양전지의 제조방법을 단계적으로 도시한 흐름도이다. 이 중에서 특히 구조 결함의 검출에서 복원에 이르는 공정에 대해서 상술하기로 한다.
우선 도 1에 도시한 것처럼, 투명한 기판(11)의 일면(11a)상에 구조체(12)를 형성한다(구조체의 형성 공정: P1). 구조체(12)는, 예를 들면 기판(11)쪽부터 순서대로 제1 도전층(13), 광전변환층(14) 및 제2 도전층(15)을 적층한 것이면 된다.
이 구조체(12)의 형성 도중에 도 4에 도시한 것처럼 광전변환층(14)에 오염이 혼입되는 구조 결함 A1이나, 광전변환층(14)에 미세한 핀홀이 생기는 구조 결함 A2 등의 문제가 발생하는 경우가 있다. 이러한 구조 결함 A(A1,A2)는 제1 도전층(13)과 제2 도전층(15) 사이를 국소적으로 합선(누설)시켜 태양전지(10)의 발전 효율을 저하시킨다.
다음으로 구조체(12)를 향해 예를 들면 레이저 등을 조사하여 스크라이브선(19)을 형성하고, 도 1에 도시한 것처럼 구조체(12)를 직사각형의 다수의 구획 소자(21,21…)로 분할한다(구획 소자의 형성 공정:P2).
이상과 같은 공정을 거쳐 형성된 태양전지(10)는, 다음으로 결함 영역 특정 공정(P3)과 결함 복원 공정(P4)을 거친 후 보호층 등이 형성(P5)되어 완성된다.
결함 영역 특정 공정(P3)에서는, 각각의 구획 소자내에서 상술한 A1～A2로 대표되는 구조 결함이 존재하는 영역(결함 영역 D)을 특정한다.
결함 복원 공정(P4)에서는, 이 결함 영역 특정 공정에서 검출된, 결함이 존재하는 영역을 제거 혹은 분리하여 구획 소자(구조체)를 복원한다.
이하 이와 같은 결함 영역 특정 공정과 결함 복원 공정의 구체적인 사례를 설명하기로 한다.
<결함 영역 특정 공정>
결함 영역 특정 공정으로서는, 결함 부분이 특정된다면 특별히 한정되지는 않지만, 예를 들면 저항값의 측정, FF(fill factor:곡선 인자)의 측정, CCD카메라 등에 의한 촬상 등을 들 수 있다.
도 5에 도시한 것처럼 예를 들면 저항값의 측정에 의해 구조 결함이 존재하는 구획 소자(21s) 및 결함 영역 D를 특정할 경우 직사각형의 구획 소자(21)의 길이 방향 L을 따라 여러 개의 측정점을 설정하고 서로 인접한 구획 소자(21),(21) 사이에서 저항값을 측정한다. 결함 영역 D와 그 근방에서는 저항값이 저하됨에 따라 이 측정값의 분포(저항값의 저하)를 관측함으로써 구조 결함이 존재하는 구획 소자(21s) 및 결함 영역 D를 특정할 수 있다. 아울러 도 5 중 검정색 동그라미로 표시한 부분이 저항값의 저하를 나타내고 있으며, 구획 소자(21s)에 구조 결함이 존재할 경우 결함 영역 D와 그 근방을 측정했을 때 이 구획 소자(21s)의 왼쪽 게이지가 저항값의 저하를 나타낸다.
이 때 구획 소자(21)의 길이 방향 L을 따라서 다수의 탐침이 소정 간격으로 배열된 측정 장치를 사용하여 구획 소자(21)끼리의 저항값 측정을 1회의 탐침의 상하 이동으로 완료시켜도 좋다. 혹은 탐침을 구획 소자(21)의 길이 방향 L을 따라 주사시켜 소정 측정점에서 탐침의 상하 이동을 반복하여 측정하는 방법 등이어도 좋다.
이와 같은 결함 영역 특정 공정에서의 저항값의 측정에는, 소정값의 바이어스 전압의 인가와, 전류값의 측정을 겸한 1조 2개의 탐침으로 수행하는 2탐침식, 또는 소정의 바이어스 전류의 인가와 전압값의 측정을 다른 탐침으로 수행하는 2조 4개의 탐침으로 이루어진 4탐침식 중 어느 것을 사용해도 좋다. 이들 전압값과 전류값으로부터 각 저항값을 산출한다.
또 다른 검출 방법으로서, 여러 개의 저항값의 문턱값을 정하여 문턱값마다 단자의 측정 간격을 변경해도 좋다. 예를 들면 저항값의 문턱값 X,Y,Z(단, X>Y>Z)로 하고 구획 소자(21)의 길이 방향 L을 따라 다수의 탐침이 소정의 간격으로 배열된 측정 장치를 사용하여 서로 인접한 구획 소자(21),(21)간에 저항값을 측정한다. 측정으로 얻어진 저항값이 문턱값 X 이상인 경우에는 이 측정 부분에서 탐침 10개분의 간격을 띄운 부분의 탐침으로 다음 저항값을 측정한다. 측정으로 얻어진 저항값이 문턱값 Y 이상 또한 문턱값 X 이하가 되면 이 측정 부분에서 탐침 5개분의 간격을 띄운 부분의 탐침으로 다음 저항값을 측정한다. 측정으로 얻어진 저항값이 문턱값 Z 이상 또한 문턱값 Y 이하가 되면 이 측정 부분에서 탐침 2개분의 간격을 띄운 부분의 탐침으로 다음 저항값을 측정한다. 측정으로 얻어진 저항값이 문턱값 Z 이하가 되면 각 탐침으로 저항값을 측정한다. 측정값이 커질 경우에는 반대로 문턱값을 초과할 때마다 측정 간격을 넓혀 측정한다. 결함이 있는 경우 측정으로 얻어지는 저항값은 서서히 변화되기(저하되기) 때문에 이와 같이 문턱값마다 측정 간격을 변경함으로써 신속 정확하게 결함 위치를 검출할 수 있다.
FF의 측정에 의한 결함 영역의 특정 공정도와 마찬가지로 서로 인접한 구획 소자끼리의 FF의 값을 비교하여 특히 FF의 값이 낮게 처져 있는 영역을 구조 결함이 존재하는 영역으로서 특정한다.
CCD카메라의 촬상에 의한 결함 영역의 특정은, 예를 들면 CCD카메라에 고배율의 렌즈를 조합한 것을 사용하여 수행한다. 촬상한 화상으로 구조 결함의 위치를 판정하기 위해 인간에 의한 육안 판정이나 컴퓨터에 의해 피검사 대상의 구획 소자의 화상 데이터와, 사전에 촬상한 결함이 없는 구획 소자의 화상 데이터를 비교하여 수행해도 좋다.
이상과 같은 결함 영역 특정 공정을 거쳐 구조 결함이 존재하는 영역이 발견된 태양전지는 후술하는 결함 복원 공정으로 보내진다. 한편 구조 결함이 존재하는 구획 소자가 발견되지 않은 태양전지는 그대로 우량품으로서 보호층의 형성 공정P6 등을 거쳐 제품이 된다.
아울러 상술한 결함 영역 특정 공정을 여러 번 수행함으로써 보다 상세하게 구조 결함이 존재하는 부위를 특정할 수 있다. 이 때 저항값의 측정 간격은 앞공정에서의 저항값의 측정 간격보다도 촘촘하게 하는 것이 바람직하다.
또 저항값의 측정이나 FF의 측정, CCD카메라에 의한 촬상을 조합하여 결함 영역을 특정할 수도 있다. 우선 저항값의 분포나 FF를 측정하여 구조 결함이 존재하는 영역을 특정한다. 그 후 이 좁혀진 영역을 CCD카메라 등의 화상 촬상 수단으로 촬상함으로써 구획 소자(21)안에서 구조 결함이 존재하는 정확한 위치를 핀 포인트로 특정할 수 있게 된다.
촬상에 의한 결함 영역 특정 공정은, 피검사물이 대면적인 경우에는 장시간을 필요로 한다. 따라서 이 경우에는 단시간에 측정 가능한 저항값의 분포에 의해 구조 결함이 존재하는 영역을 사전에 좁힌 후, 소면적의 이 영역에만 촬상에 의한 결함 영역 특정 공정을 수행한다. 이로써 피검사물이 대면적인 경우라 해도 매우 단시간에 신속하게 구조 결함의 정확한 위치를 특정할 수 있게 된다.
<결함 복원 공정>
구획 소자(21)에서 구조 결함의 정확한 위치가 특정되면 다음으로 태양전지의 구조 결함 A(A1,A2)를 복원한다(결함 복원 공정:P4). 이 결함 복원 공정에서는 상술한 결함 영역 특정 공정에서 특정된 구조 결함 A가 존재하는 영역 D에 레이저를 조사하고, 이 구조 결함 A가 존재하는 영역 D의 제1 도전층(13)과 광전변환층(14)과 제2 도전층(15)을 제거한다. 또한 이 레이저의 조사에 의한 제1 도전층의 제거에 의해 생긴 새로운 구조 결함(광전변환층(14)의 벽면(단부)에 부착된 제1 도전층)을 제거한다.
즉 구조 결함 A(A1,A2)의 복원은, 구조체(12)에 제1 레이저를 반복 조사하여 결함 영역 특정 공정에서 특정된 구조 결함이 존재하는 영역 D를 제거 또는 분리하는 공정α와, 제1 레이저의 포커싱 위치가 기판(11)에서 떨어지도록 제1 레이저가 디포커싱된 제2 레이저를 이 공정α에 의해 생긴 구조체(12)의 단부에 반복 조사하여 구조체(12)의 단부를 클리닝하는 공정β를 포함한다.
이 결함 복원 공정에서는 결함 영역 특정 공정에서 구획 소자(21)안에서의 구조 결함 A의 정확한 위치가 특정되어 있기 때문에 구조 결함 A를 포함한 최소한의 범위의 구조체(12)만을 제거할 수 있다. 또한 구조 결함 A의 제거에 의해 생긴 새로운 구조 결함을 제거하는 클리닝을 할 수 있다.
이 결함 복원 공정은 하기의 제1～제5 결함 복원 방법에 의해 수행한다.
제1 결함 복원 방법은, 구조체(12)에 대해 제1 레이저를 조사하는 공정α에 이어 구조체(12)에 대해 레이저의 조사 위치를 바꾸지 않고 제2 레이저를 조사하는 공정β를 수행한다. 이 때 제2 레이저로서는 제1 레이저의 포커싱 위치가 기판(11)에서 떨어지도록 제1 레이저가 디포커싱된 레이저가 사용된다.
제2 결함 복원 방법은, 구조체(12)에 대해 제1 레이저를 조사하는 공정α에 이어 레이저의 조사 위치를 바꿔 제2 레이저를 구조체(12)에 조사하는 공정β를 수행한다. 이 때 제2 레이저로서는 제1 결함 복원 방법과 같은 레이저가 사용된다.
제3 결함 복원 방법은, 구조체(12)에 대해 제1 레이저를 조사하는 공정α에 이어 레이저의 조사 위치를 바꾸지 않고 제2 레이저를 조사하고 또한 레이저의 조사 위치를 바꿔 이 제2 레이저를 조사하는 공정β를 수행한다. 이 때 제2 레이저로서는 제1 결함 복원 방법과 같은 레이저가 사용된다.
제4 결함 복원 방법은, 구조체(12)에 대해 제1 레이저를 조사하는 공정α에 이어 레이저의 조사 위치를 바꿔 제1 레이저와는 주파수가 다른 제3 레이저를 조사하는 공정β를 수행한다. 이 때 제3 레이저의 포커싱 위치는 제1 레이저의 포커싱 위치보다도 더욱 기판(11)에서 떨어지도록 디포커싱되어 있다.
제5 결함 복원 방법은, 구조체(12)에 대해 제1 레이저를 조사하기 전에 제1 레이저와는 포커싱 위치가 다르고 기판(11)에서 떨어지도록 디포커싱된 제4 레이저를 조사하고, 그리고 구조체(12)에 대해 제1 레이저를 조사하는 공정α를 수행한 후 계속해서 구조체(12)에 대해 제2 레이저를 조사하는 공정β를 수행한다. 이 때 제2 레이저로서는 제1 결함 복원 방법과 같은 레이저가 사용된다.
이하 각각의 방법에 대해서 설명하기로 한다.
[제1 결함 복원 방법]
도 6a～도 6d는, 레이저 조사에 의해 구조 결함이 존재하는 영역을 제거 또는 분리하는 리페어선 R11을 형성한 후 이 리페어선 R11에 생긴 새로운 구조 결함을 클리닝하는 공정의 일례를 모식적으로 도시한 도면이다. 도 6a～도 6d에 도시한 구조체(12)는 스크라이브선(미도시)에 의해 예를 들면 외형이 직사각형인 다수의 구획 소자로 분할되어 있다.
우선 도 6a에 도시한 것처럼 구조체(12)에 대해 기판(11)쪽에서 제1 레이저 GL1을 펄스 형태로 조사한다. 이 제1 레이저 GL1은 직사각형의 구획 소자(21)의 길이 방향을 따라서 조사한다.
제1 레이저 GL1로서는, 제1 도전층(13)과 광전변환층(14)과 제2 도전층(15)의 3층을 제거할 수 있다면 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 SHG(Second Harmonic Generation)그린 레이저(녹색 레이저)를 사용할 수 있다. 도 6a에 도시한 것처럼 제1 레이저 GL1의 포커싱 위치 F1은 기판(11)의 일면쪽(11a)에 있으며 또한 구조체(12)에서 떨어진 위치에 있다. 즉, 제1 레이저 GL1은 구조체(12)에 대해 디포커싱되어 있다.
이로써 도 6b에 도시한 것처럼 구조체(12)를 구성하는 3층(제1 도전층(13), 광전변환층(14) 및 제2 도전층(15))이 제거된 리페어선 R11을 한번에 형성할 수 있다.
SHG 레이저는, 레이저 제2 고조파[레이저 기본파의 2배의 주파수(파장의 2분의 1)]의 레이저광을 발진하는 레이저 발진기이다. SHG 그린 레이저는 이 레이저 제2 고조파로서 녹색광을 발진하는 레이저 발진기이다. 이 SHG 그린 레이저로서는, CO2레이저나 YAG 레이저의 제2 고조파 등이 있다. YAG 레이저를 사용할 경우에는 그린 레이저 고조파의 파장은 532㎚이다. 아울러 제1 레이저 GL1로서, SHG 레이저가 아닌 녹색 레이저를 사용하는 것도 물론 가능하다.
그러나 상술한 방법으로 한번에 3층을 제거한 경우 증발한 제1 도전층(13)의 일부(13s)가 리페어선 R11의 일부 벽면, 즉 광전변환층(14) 및 제2 도전층(15)의 단부(12a)에 잔사로서 부착되어 새로운 구조 결함이 된다.
그래서 도 6c에 도시한 것처럼 이들 광전변환층(14) 및 제2 도전층(15)의 단부(12a)에 제2 레이저 GL2를 펄스 형태로 조사하면서 직사각형의 구획 소자(21)의 길이 방향을 따라 이동시킨다. 레이저 조사할 때 제2 레이저 GL2의 조사 위치는 제1 레이저 GL1의 조사 위치를 바꾸지 않고 수행한다. 이 제2 레이저 GL2로서는, 제1 레이저 GL1의 포커싱 위치 F1이 기판(11)에서 떨어지도록 제1 레이저 GL1이 디포커싱된 레이저가 사용된다. 즉, 제2 레이저 GL2의 포커싱 위치 F2는 제1 레이저 GL1의 포커싱 위치 F1보다도 더욱 기판(11)(구조체(12))에서 떨어져 있다. 제1 레이저 GL1의 포커싱 위치 F1과 제2 레이저 GL2의 포커싱 위치 F2와의 차이를 나타내는 디포커싱 거리차 D1은, 예를 들면 1.0㎜이다.
이와 같이 제1 레이저 GL1을 디포커싱한 제2 레이저 GL2를 사용함으로써 제2 레이저 GL2의 조사 조건이 광전변환층(14) 및 제2 도전층(15)만을 제거할 수 있는 조건으로 변경된다. 즉, 상술한 것처럼 디포커싱된 제2 레이저 GL2에서는, 제1 도전층(13)에 조사되는 레이저의 에너지가 제1 레이저 GL1의 에너지보다도 작다. 따라서 제2 레이저 GL2를 조사하더라도 제1 도전층(13)이 제거되지 않게 된다. 따라서 도 6d에 도시한 것처럼 증발한 제1 도전층(13)의 일부(13s)가 부착된 광전변환층(14) 및 제2 도전층(15)의 단부(12a)가 제거된 리페어선 R12를 새로 형성할 수 있다. 이 때 상술한 것처럼 제2 레이저는 광전변환층(14) 및 제2 도전층(15)만을 제거하기 때문에 새로 제1 도전층(13)의 일부가 증발하고, 이 증발한 제1 도전층(13)의 일부가 다시 리페어선 R12에 부착되지 않게 된다.
이로써 제1 도전층(13)의 일부(13s)가 증발하여 부착된 광전변환층(14) 및 제2 도전층(15)의 단부(12a)를 효과적으로 클리닝할 수 있다. 따라서 광전변환층(14) 및 제2 도전층(15)의 단부(12a)에 부착된 제1 도전층(13)의 일부(13s)가 원인이 되어 제1 도전층(13)과 제2 도전층(15)이 합선될 염려가 없어진다. 그 결과 태양전지 특성의 열화를 방지할 수 있다.
광전변환층(14)에는 레이저 조사에 의해 수소 등의 가스를 발생하는 가스 발생 물질이 포함되어 있다. 따라서 광전변환층(14) 및 제2 도전층(15)의 단부(12a)에 부착된 제1 도전층(13)의 일부(13s)를 제거하기 위해 레이저를 조사하면 이 레이저의 에너지는 광전변환층(14)에서 흡수되어 상기 가스 발생 물질로부터 고압의 가스가 발생한다. 이 높은 가스 압력을 이용함으로써 광전변환층(14)의 제거와 함께 제2 도전층(15)도 제거된다.
그런데 본 실시형태의 경우, 제2 레이저 GL2는 제1 레이저 GL1보다도 디포커싱되어 있기(제2 레이저 GL2의 포커싱 위치 F2가 제1 레이저의 포커싱 위치 F1보다도 구조체(12)에서 떨어져 있기) 때문에 레이저 광선 주변부에서는 레이저광의 에너지 밀도가 저하된다. 그 결과 리페어선 R12의 제2 도전층(15)의 단부에 제2 도전층(15)의 일부가 증발하지 않고 남은, 이른바 자투리(15s)가 생길 우려가 있다.
그래서 다음으로 자투리가 생길 우려가 없는 결함 복원 방법을 제2 결함 복원 방법으로서 설명하기로 한다.
[제2 결함 복원 방법]
도 7a～도 7c 및 도 8a～도 8b는, 레이저 조사에 의해 구조 결함이 존재하는 영역을 제거 또는 분리하는 리페어선 R11을 형성한 후 이 리페어선 R11에 생긴 새로운 구조 결함을 새로운 레이저 조사에 의해 클리닝하는 공정의 일례를 모식적으로 도시한 도면이다. 도 7a～도 7c 및 도 8a～도 8b에 도시한 구조체(12)도 또한 스크라이브선(미도시)에 의해, 예를 들면 외형이 직사각형인 다수의 구획 소자로 분할되어 있다.
우선 도 7a에 도시한 것처럼 구조체(12)에 대해 기판(11)쪽에서 제1 레이저 GL1을 펄스 형태로 조사한다. 이 제1 레이저 GL1은, 직사각형의 구획 소자(21)의 길이 방향을 따라서 조사한다.
제1 레이저 GL1로서는, 제1 도전층(13)과 광전변환층(14)과 제2 도전층(15)의 3층을 제거할 수 있다면 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 SHG 그린 레이저(녹색 레이저)를 사용할 수 있다. 도 7a에 도시한 것처럼 상술한 제1 결함 복원 방법과 같이 제1 레이저 GL1은 그 포커싱 위치 F1이 구조체(12)에서 떨어지도록 기판(11)의 일면(11a)쪽에서 디포커싱되어 있다. 아울러 제1 레이저 GL1로서, SHG 레이저가 아닌 녹색 레이저를 사용하는 것도 물론 가능하다.
이로써 도 7b에 도시한 것처럼 구조체(12)를 구성하는 3층(제1 도전층(13), 광전변환층(14) 및 제2 도전층(15))가 제거된 리페어선 R11을 한번에 형성할 수 있다.
그러나 상술한 방법으로 한번에 3층을 제거한 경우 증발한 제1 도전층(13)의 일부(13s)가 리페어선 R11의 일부 벽면, 즉 광전변환층(14) 및 제2 도전층(15)의 단부(12a)에 잔사로서 부착되어 새로운 구조 결함이 된다.
그래서 도 7c에 도시한 것처럼 제2 레이저 GL2를 광전변환층(14) 및 제2 도전층(15)의 한쪽 단부(12a)에 펄스 형태로 조사하면서 직사각형의 구획 소자(21)의 길이 방향을 따라 이동시킨다. 이 때 도 7c의 실선 화살표로 표시한 것처럼 제2 레이저 GL2의 조사 위치를 기판(11)의 평면 방향으로 이동시켜 레이저 조사를 수행한다. 이 제2 레이저 GL2로서는, 제1 레이저 GL1의 포커싱 위치 F1이 기판(11)에서 떨어지도록 제1 레이저 GL1이 디포커싱된 레이저가 사용된다. 즉, 제2 레이저 GL2의 포커싱 위치 F2는 제1 레이저 GL1의 포커싱 위치 F1보다도 더욱 기판(11)(구조체(12))에서 떨어져 있다. 제1 레이저 GL1의 포커싱 위치 F1과 제2 레이저 GL2의 포커싱 위치 F2와의 차를 나타내는 디포커싱 거리차 D2는, 예를 들면 1.0㎜이다.
그렇게 하면 도 8a에 도시한 것처럼 증발한 제1 도전층(13)의 일부(13s)가 부착된 광전변환층(14) 및 제2 도전층(15)의 단부(12a) 중 한쪽만 제거된 리페어선 r13을 형성할 수 있다.
또한 도 8a에 도시한 것처럼 제2 레이저 GL2의 조사 위치를 동 도면 중에서 실선 화살표로 표시한 것처럼 기판(11)의 평면 방향으로(도 7c와는 반대 방향의 평면 방향으로) 이동시켜 광전변환층(14) 및 제2 도전층(15)의 다른쪽 단부(12a)에 펄스 형태로 레이저광을 조사하면서 직사각형의 구획 소자(21)의 길이 방향을 따라 제2 레이저 GL2의 조사 위치를 이동시킨다.
아울러 이 제2 레이저 GL2의 조사는 적어도 구조 결함이 존재하지 않는 쪽의 구획 소자의, 광전변환층(14) 및 제2 도전층(15)의 단부(12a)에 수행하면 된다.
그렇게 하면 도 8b에 도시한 것처럼 증발한 제1 도전층(13)의 일부(13s)가 부착된 광전변환층(14) 및 제2 도전층(15)의 단부(12a)의 다른 쪽도 제거된 리페어선 R13을 새로 형성할 수 있다. 이 때 상술한 제1 결함 복원 방법과 같이 제2 레이저 GL2는 광전변환층(14) 및 제2 도전층(15)만을 제거하는 조건으로 되어 있기 때문에 새로 제1 도전층(13)의 일부가 증발하고, 이 증발한 제1 도전층(13)의 일부가 다시 리페어선 R13에 부착되지 않게 된다.
이로써 제2 도전층(15)의 일부가 증발하지 않고 리페어선의 단부(제2 도전층(15)의 단부)에 남는 이른바 자투리를 발생시키지 않고 제1 도전층(13)의 일부(13s)가 증발하여 부착된 광전변환층(14) 및 제2 도전층(15)의 단부(12a)를 더욱 깨끗하게 클리닝할 수 있다. 따라서 리페어선의 일부 벽면, 즉 광전변환층(14) 및 제2 도전층(15)의 단부(12a)에 부착된 제1 도전층(13)의 일부(13s)가 원인이 되어 제1 도전층(13)과 제2 도전층(15)이 합선될 우려를 없앨 수 있다. 그 결과 태양전지 특성의 열화를 방지할 수 있다.
[제3 결함 복원 방법]
도 9a～도 9c 및 도 10a～도 10c는 레이저 조사에 의해 구조 결함이 존재하는 영역을 제거 또는 분리하는 리페어선 R11을 형성한 후, 이 리페어선 R11에 생긴 새로운 구조 결함을 새로운 레이저 조사에 의해 클리닝하는 공정의 다른 일례를 모식적으로 도시한 도면이다. 도 9a～도 9c 및 도 10a～도 10c에 도시한 구조체(12)도 또한 스크라이브선(미도시)에 의해 예를 들면 외형이 직사각형인 다수의 구획 소자로 분할되어 있다.
우선 도 9a에 도시한 것처럼 구조체(12)에 대해 기판(11)쪽에서 제1 레이저 GL1을 펄스 형태로 조사한다. 이 제1 레이저 GL1은 직사각형의 구획 소자(21)의 길이 방향을 따라 조사한다.
제1 레이저 GL1로서는, 제1 도전층(13)과 광전변환층(14)과 제2 도전층(15)의 3층을 제거할 수 있다면 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 SHG 그린 레이저(녹색 레이저)를 사용할 수 있다. 도 9a에 도시한 것처럼 상술한 제1 결함 복원 방법과 마찬가지로 제1 레이저 GL1은 그 포커싱 위치 F1이 구조체(12)에서 떨어지도록 기판(11)의 일면(11a)쪽에서 디포커싱되어 있다. 아울러 제1 레이저 GL1로서, SHG 레이저가 아닌 녹색 레이저를 사용하는 것도 물론 가능하다.
이로써 도 9b에 도시한 것처럼 구조체(12)를 구성하는 3층(제1 도전층(13), 광전변환층(14), 제2 도전층(15))이 제거된 리페어선 R11을 한번에 형성할 수 있다.
그러나 상술한 방법으로 한번에 3층을 제거한 경우, 증발한 제1 도전층(13)의 일부(13s)가 리페어선 R11의 일부 벽면, 즉 광전변환층(14) 및 제2 도전층(15)의 단부(12a)에 잔사로서 부착되어 새로운 구조 결함이 된다.
그래서 도 9c에 도시한 것처럼 제2 레이저 GL2를 광전변환층(14) 및 제2 도전층(15)의 단부(12a)에 펄스 형태로 조사하면서 직사각형의 구획 소자(21)의 길이 방향을 따라 이동시킨다. 이 레이저를 조사할 때 제2 레이저 GL2의 조사 위치는 제1 레이저 GL1의 조사 위치를 바꾸지 않고 수행한다. 이 제2 레이저 GL2로서는, 제1 레이저 GL1의 포커싱 위치 F1이 기판(11)에서 떨어지도록 제1 레이저 GL1이 디포커싱된 레이저가 사용된다. 즉, 제2 레이저 GL2의 포커싱 위치 F2는 제1 레이저 GL1의 포커싱 위치F1보다도 더욱 기판(11)(구조체(12))에서 떨어져 있다. 제1 레이저 GL1의 포커싱 위치 F1과 제2 레이저 GL2의 포커싱 위치 F2와의 차를 나타내는 디포커싱 거리차 D3는, 예를 들면 1.0㎜이다.
제2 레이저 GL2의 조사에 의해, 도 10a에 도시한 것처럼 증발한 제1 도전층(13)의 일부(13s)가 부착된 광전변환층(14) 및 제2 도전층(15)의 단부(12a)가 제거된 리페어선 R14를 새로 형성할 수 있다.
그런데 제2 도전층(15)의 단부에 제2 도전층(15)의 일부가 증발하지 않고 남은, 이른바 자투리(15s)가 생기는 경우가 있다.
그래서 계속해서 도 10a에 도시한 것처럼 제2 레이저 GL2를 광전변환층(14) 및 제2 도전층(15)의 한쪽 단부(12a)에 펄스 형태로 조사하면서 직사각형의 구획 소자(21)의 길이 방향을 따라 이동시킨다. 이 레이저를 조사할 때 도 10a의 실선 화살표로 표시한 것처럼 제2 레이저 GL2의 조사 위치를 기판(11)의 평면 방향으로 이동시켜 레이저 조사를 수행한다.
그렇게 하면 도 10b에 도시한 것처럼 증발한 제1 도전층(13)의 일부(13s)가 부착된 광전변환층(14) 및 제2 도전층(15)의 단부(12a)의 한쪽만 제거된 리페어선 r15를 형성할 수 있다.
또한 계속해서 도 10b에 도시한 것처럼 제2 레이저 GL2의 조사 위치를, 동도면 중에서 실선 화살표로 표시한 것처럼 기판(11)의 평면 방향으로(도 10a와는 반대 방향의 평면 방향으로) 이동시켜 광전변환층(14) 및 제2 도전층(15)의 다른 쪽 단부(12a)에 펄스 형태로 조사하면서 직사각형의 구획 소자(21)의 길이 방향을 따라 제2 레이저 GL2의 조사 위치를 이동시킨다.
아울러 이 제2 레이저 GL2의 조사는 적어도 구조 결함이 존재하지 않는 쪽의 구획 소자의, 광전변환층(14) 및 제2 도전층(15)의 단부(12a)에서 수행하면 된다.
그렇게 하면 도 10c에 도시한 것처럼 증발한 제1 도전층(13)의 일부(13s)가 부착된 광전변환층(14) 및 제2 도전층(15)의 다른 쪽 단부(12a)도 제거된 리페어선 R15를 새로 형성할 수 있다.
이 때 상술한 제1 및 제2 결함 복원 방법과 마찬가지로 제2 레이저는 광전변환층(14) 및 제2 도전층(15)만을 제거하는 조건으로 되어 있기 때문에 새로 제1 도전층(13)의 일부가 증발하고, 이 증발한 제1 도전층(13)의 일부가 다시 리페어선 R15에 부착되지 않게 된다.
이로써 제2 도전층(15)의 일부가 증발하지 않고 리페어선의 단부(제2 도전층(15)의 단부)에 남은, 이른바 자투리를 제거하면서 제1 도전층(13)의 일부(13s)가 증발하여 부착된 광전변환층(14) 및 제2 도전층(15)의 단부(12a)를 더욱 깨끗하게 클리닝할 수 있다. 따라서 리페어선의 일부 벽면, 즉 광전변환층(14) 및 제2 도전층(15)의 단부(12a)에 부착된 제1 도전층(13)의 일부(13s)가 원인이 되어 제1 도전층(13)과 제2 도전층(15)이 합선될 우려를 없앨 수 있다. 그 결과 태양전지 특성의 열화를 방지할 수 있다.
[제4 결함 복원 방법]
도 11a～도 11c 및 도 12a～도 12b는, 레이저 조사에 의해 구조 결함이 존재하는 영역을 제거 또는 분리하는 리페어선 R11을 형성한 후 이 리페어선 R11에 생긴 새로운 구조 결함을 새로운 레이저 조사에 의해 클리닝하는 공정의 또다른 일례를 모식적으로 도시한 도면이다.
도 11a～도 11c 및 도 12a～도 12b에 도시한 구조체(12)도 또한 스크라이브선(미도시)에 의해 예를 들면 외형이 직사각형인 다수의 구획 소자로 분할되어 있다.
우선 도 11a에 도시한 것처럼 구조체(12)에 대해 기판(11)쪽에서 제1 레이저 GL1을 펄스 형태로 조사한다. 이 제1 레이저 GL1은 직사각형의 구획 소자(21)의 길이 방향을 따라 조사한다.
제1 레이저 GL1로서는, 제1 도전층(13)과 광전변환층(14)과 제2 도전층(15)의 3층을 제거할 수 있다면 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 SHG 그린 레이저(녹색 레이저)를 사용할 수 있다. 도 11a에 도시한 것처럼 상술한 제1 결함 복원 방법과 같이 제1 레이저 GL1은 그 포커싱 위치F1이 구조체(12)에서 떨어지도록 기판(11)의 일면(11a)쪽에서 디포커싱되어 있다. 아울러 제1 레이저 GL1로서, SHG 레이저가 아닌 녹색 레이저를 사용하는 것도 물론 가능하다.
이로써 도 11b에 도시한 것처럼 구조체(12)를 구성하는 3층(제1 도전층(13), 광전변환층(14) 및 제2 도전층(15))이 제거된 리페어선 R11을 한번에 형성할 수 있다.
그러나 상술한 방법으로 한번에 3층을 제거한 경우 증발한 제1 도전층(13)의 일부(13s)가 리페어선 R11의 일부 벽면, 즉 광전변환층(14) 및 제2 도전층(15)의 단부(12a)에 잔사로서 부착되어 새로운 구조 결함이 된다.
그래서 도 11c에 도시한 것처럼 제3 레이저 GL3를 광전변환층(14) 및 제2 도전층(15)의 한쪽 단부(12a)에 펄스 형태로 조사하면서 직사각형의 구획 소자(21)의 길이 방향을 따라 이동시킨다. 이 때 도 11c의 실선 화살표로 표시한 것처럼 제3 레이저 GL3의 조사 위치를 기판(11)의 평면 방향으로 이동시켜 레이저 조사를 수행한다. 이 제3 레이저 GL3으로서는, 주파수가 제1 레이저 GL1과는 다르고 또한 제1 레이저 GL1의 포커싱 위치 F1이 기판(11)에서 떨어지도록 제1 레이저 GL1이 디포커싱된 레이저가 사용된다. 즉, 제3 레이저 GL3의 포커싱 위치 F2는 제1 레이저 GL1의 포커싱 위치 F1보다도 더욱 기판(11)(구조체(12))에서 떨어져 있다. 제1 레이저 GL1의 포커싱 위치 F1과 제3 레이저 GL3의 포커싱 위치 F2와의 차를 나타내는 디포커싱 거리차 D4는, 예를 들면 1.0㎜이다.
그렇게 하면 도 12a에 도시한 것처럼 증발한 제1 도전층(13)의 일부(13s)가 부착된 광전변환층(14) 및 제2 도전층(15)의 단부(12a) 중 한쪽만 제거된 리페어선 r16을 형성할 수 있다.
제3 레이저 GL3로서는, 예를 들면 IR(InfraRed laser)레이저(적외광 레이저)로 할 수 있다. IR레이저는 적외광을 발진하는 레이저 발진기이다. 적외광은 파장780㎚보다 긴 광으로서, 열선이라고도 불리는 열작용이 큰 광이다. 이 IR레이저로서는, 예를 들면 CO2레이저나 YAG레이저를 들 수 있다.
YAG레이저의 경우에는 IR레이저광은 기본파(파장1064㎚)이다.
또한 도 12a에 도시한 것처럼 제3 레이저 GL3의 조사 위치를, 동도면 중에서 실선 화살표로 표시한 것처럼 기판(11)의 평면 방향(도 11c와는 반대 방향)으로 이동시켜 광전변환층(14) 및 제2 도전층(15)의 다른 쪽 단부(12a)에 펄스 형태로 레이저광을 조사하면서 직사각형의 구획 소자(21)의 길이 방향을 따라 제3 레이저GL3를 이동시킨다.
아울러 이 제3 레이저GL3의 조사는 적어도 구조 결함이 존재하지 않는 쪽의 구획 소자의, 광전변환층(14) 및 제2 도전층(15)의 단부(12a)에서 수행하면 된다.
그렇게 하면 도 12b에 도시한 것처럼 증발한 제1 도전층(13)의 일부(13s)가 부착된 광전변환층(14) 및 제2 도전층(15)의 단부(12a)의 다른 쪽도 제거된 리페어선 R16을 새로 형성할 수 있다.
이 때 제3 레이저 GL3는 그 파장에 따라 상술한 제1～제3 결함 복원 방법과 마찬가지로 디포커싱함으로써 광전변환층(14) 및 제2 도전층(15)만을 제거하는 조건으로 되어 있다. 따라서 새로 제1 도전층(13)의 일부가 증발하고, 이 증발한 제1 도전층(13)의 일부가 다시 리페어선 R16에 부착되지 않게 된다.
이로써 2도전층(15)의 일부가 증발하지 않고 리페어선의 단부(제2 도전층(15)의 단부)에 남는, 이른바 자투리를 발생시키지 않고 제1 도전층(13)의 일부(13s)가 증발하여 부착된 광전변환층(14) 및 제2 도전층(15)의 단부(12a)를 더욱 깨끗하게 클리닝할 수 있다. 따라서 리페어선의 일부 벽면, 즉 광전변환층(14) 및 제2 도전층(15)의 단부(12a)에 부착된 제1 도전층(13)의 일부(13s)가 원인이 되어 제1 도전층(13)과 제2 도전층(15)이 합선될 우려를 없애 태양전지 특성의 열화를 방지할 수 있다.
[제5 결함 복원 방법]
도 13a～도 13c 및 도 14a～도 14c는, 2단계의 레이저 조사에 의해 구조 결함이 존재하는 영역을 제거 또는 분리하는 리페어선 R11을 형성한 후, 이 리페어선 R11에 생긴 새로운 구조 결함을 새로운 레이저 조사에 의해 클리닝하는 공정의 일례를 모식적으로 도시한 도면이다. 도 13a～도 13c 및 도 14a～도 14c에 도시한 구조체(12)도 또한 스크라이브선(미도시)에 의해, 예를 들면 외형이 직사각형인 다수의 구획 소자로 분할되어 있다.
우선 도 13a에 도시한 것처럼 제4 레이저 GL4를 구조체(12)에 대해 기판(11)쪽에서 펄스 형태로 조사한다. 이 제4 레이저 GL4는 직사각형의 구획 소자(21)의 길이 방향을 따라서 조사한다. 제4 레이저 GL4로서는, 광전변환층(14)과 제2 도전층(15)의 2층을 제거할 수 있다면 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 SHG 그린 레이저(녹색 레이저)로 할 수 있다. 도 13a에 도시한 것처럼 제4 레이저 GL4는 그 포커싱 위치 F3가 구조체(12)에서 떨어지도록 기판(11)의 일면(11a)쪽에서 디포커싱되어 있다. 또한 제4 레이저 GL4의 포커싱 위치 F3는 다음 공정에서 사용하는 제1 레이저 GL1의 포커싱 위치 F1보다도 더욱 기판(11)(구조체(12))에서 떨어져 있다. 아울러 제4 레이저 GL4로서, SHG 레이저가 아닌 녹색 레이저를 사용하는 것도 물론 가능하다.
이로써 도 13b에 도시한 것처럼 광전변환층(14)과 제2 도전층(15)이 제거된 홈부 r11을 형성할 수 있다.
이어서 도 13b에 도시한 것처럼 홈부 r11에 대해 제1 레이저 GL1을 펄스 형태로 조사하면서 직사각형의 구획 소자(21)의 길이 방향을 따라 이동시킨다. 이 때 제1 레이저 GL1의 조사 위치는 제4 레이저 GL4의 조사 위치를 바꾸지 않고 수행한다. 이 제1 레이저 GL1으로서는, 제4 레이저 GL4의 포커싱 위치 F3가 기판(11)에 접근하도록 제4 레이저 GL4가 디포커싱된 레이저가 사용된다. 즉, 제1 레이저 GL1의 포커싱 위치 F1은 제4 레이저 GL4의 포커싱 위치 F3보다도 기판(11)(구조체(12))에 가깝다. 제1 레이저 GL1의 포커싱 위치 F1과 제4 레이저 GL4의 포커싱 위치 F3와의 차를 나타내는 디포커싱 거리차 D5는, 예를 들면 1.0㎜이다.
이로써 도 13c에 도시한 것처럼 구조체(12)를 구성하는 3층(제1 도전층(13), 광전변환층(14) 및 제2 도전층(15))이 제거된 리페어선 R11을 형성할 수 있다.
그러나 상술한 방법으로 광전변환층(14) 및 제2 도전층(15)의 뒤에서부터 제1 도전층(13)을 제거한 경우 증발한 제1 도전층(13)의 일부(13s)가 리페어선 R11의 일부 벽면, 즉 광전변환층(14) 및 제2 도전층(15)의 단부(12a)에 잔사로서 부착되어 새로운 구조 결함이 된다.
그래서 도 14a에 도시한 것처럼 이들 광전변환층(14) 및 제2 도전층(15)의 한쪽 단부(12a)에 제2 레이저 GL2를 펄스 형태로 조사하면서 직사각형의 구획 소자(21)의 길이 방향을 따라 이동시킨다. 이 레이저를 조사할 때 도 11a의 실선 화살표로 표시한 것처럼 제2 레이저 GL2의 조사 위치를 기판(11)의 평면 방향으로 이동시켜 레이저 조사를 수행한다. 이 제2 레이저 GL2로서는, 제1 레이저 GL1의 포커싱 위치 F1이 기판(11)에서 떨어지도록 제1 레이저 GL1이 디포커싱된 레이저가 사용된다. 즉, 제2 레이저 GL2의 포커싱 위치 F2는 제1 레이저 GL1의 포커싱 위치 F1보다도 더욱 기판(11)(구조체(12))에서 떨어져 있다. 제1 레이저 GL1의 포커싱 위치 F1과 제2 레이저 GL2의 포커싱 위치 F2와의 차를 나타내는 디포커싱 거리차 D6는, 예를 들면 1.0㎜이다.
그렇게 하면 도 14b에 도시한 것처럼 증발한 제1 도전층(13)의 일부(13s)가 부착된 광전변환층(14) 및 제2 도전층(15)의 단부(12a) 중 한쪽의 단부(12a)만이 제거된 리페어선 r17을 형성할 수 있다.
또한 도 14b에 도시한 것처럼 제2 레이저 GL2의 조사 위치를 동 도면 중에서 실선 화살표로 표시한 것처럼 기판(11)의 평면 방향으로(도 14a와는 반대 방향의 평면 방향으로) 이동시켜 광전변환층(14) 및 제2 도전층(15)의 다른 쪽 단부(12a)에 펄스 형태로 레이저광을 조사하면서 직사각형의 구획 소자(21)의 길이 방향을 따라 이동시킨다.
아울러 이 제2 레이저 GL2의 조사는 적어도 구조 결함이 존재하지 않는 쪽의 구획 소자의, 광전변환층(14) 및 제2 도전층(15)의 단부(12a)에서 수행하면 된다.
그렇게 하면 도 14c에 도시한 것처럼 증발한 제1 도전층(13)의 일부(13s)가 부착된 광전변환층(14) 및 제2 도전층(15)의 단부(12a)의 다른 쪽도 제거된 리페어선 R17을 새로 형성할 수 있다.
이 때 상술한 제1～제3 결함 복원 방법과 마찬가지로 제2 레이저 GL2는 광전변환층(14) 및 제2 도전층(15)만을 제거하는 조건으로 되어 있기 때문에 새로 제1 도전층(13)의 일부가 증발하고, 이 증발한 제1 도전층(13)의 일부가 다시 리페어선 R17에 부착되지 않게 된다.
이로써 제2 도전층(15)의 일부가 증발하지 않고 리페어선의 단부(제2 도전층(15)의 단부)에 남는, 이른바 자투리를 발생시키지 않고 제1 도전층(13)의 일부(13s)가 증발하여 부착된 광전변환층(14) 및 제2 도전층(15)의 단부(12a)를 더욱 깨끗하게 클리닝할 수 있다. 따라서 리페어선의 일부 벽면, 즉 광전변환층(14) 및 제2 도전층(15)의 단부(12a)에 부착된 제1 도전층(13)의 일부(13s)가 원인이 되어 제1 도전층(13)과 제2 도전층(15)이 합선될 우려를 없애고 태양전지 특성의 열화를 방지할 수 있다.
이상과 같은 태양전지의 제조방법에 의하면, 구조 결함이 생긴 부분을 제거 혹은 분리할 때에 새로운 구조 결함의 발생이나 이 새로운 구조 결함이 남지 않고 제1 도전층과 광전변환층과 제2 도전층의 3층을 제거하여 구조 결함이 생긴 영역을 확실하게 절연시킬 수 있다. 따라서 태양전지의 특성을 열화시키지 않고 구조 결함이 생긴 부분을 복원할 수 있다.
GL1 제1 레이저
GL2 제2 레이저
GL3 제3 레이저
GL4 제4 레이저
10 태양전지
11 기판
11a 일면
11b 타면
12 구조체
12a 단부
13 제1 도전층
14 광전변환층
15 제2 도전층
15s 자투리

Claims (4)

  1. 기판과, 상기 기판상에 제1 도전층, 광전변환층 및 제2 도전층이 순서대로 겹쳐진 구조체를 가지고,
    상기 구조체가 소정 사이즈별로 전기적으로 구획되어 복수 개의 구획 소자를 이루고, 서로 인접한 상기 구획 소자끼리 전기적으로 접속된 태양전지의 제조방법으로서,
    상기 복수 개의 구획 소자로부터 구조 결함이 존재하는 영역을 특정하는 결함 영역 특정 공정과,
    상기 영역 또는 그 주위에 레이저 광선을 조사하여 상기 구조 결함을 제거하는 복원 공정을 구비하고,
    상기 복원 공정은,
    상기 구조체에 제1 레이저를 조사하여 상기 영역을 제거 또는 분리하는 공정α와,
    상기 제거 또는 분리에 의해 생긴 상기 구조체의 단부에 제2 레이저를 조사하여 상기 단부를 클리닝하는 공정β,
    를 포함하고,
    상기 제2 레이저는 그 포커싱 위치가 상기 기판에서 떨어지도록 상기 제1 레이저를 디포커싱한 레이저를 사용하는
    것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 공정β는 상기 기판의 평면 방향으로 상기 제2 레이저의 조사 위치를 이동시켜 상기 구조 결함이 존재하지 않는 쪽의 상기 구조체 단부에 상기 제2 레이저를 조사하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 공정β는 상기 제2 레이저의 조사 대신에 레이저 광선의 주파수가 상기 제1 레이저와는 다르고, 또한 그 포커싱 위치가 상기 제1 레이저에 비해 상기 기판에서 떨어지도록 디포커싱된 제3 레이저를 조사하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 공정α는 상기 제1 레이저의 조사전에 포커싱 위치가 상기 제1 레이저에 비해 상기 기판에서 떨어지도록 디포커싱한 제4 레이저를 상기 구조체에 조사하여 홈부를 형성하는 공정을 더 가지고,
    상기 홈부의 형성 후 상기 구조체의 상기 홈부에 상기 제1 레이저를 조사하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법.
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