KR101183698B1 - 태양전지의 제조 방법 및 태양전지의 제조 장치 - Google Patents

Abstract

이 태양전지의 제조 방법은 복수의 구획 소자(21,21s)를 포함하고, 서로 인접한 상기 구획 소자(21,21s)끼리 전기적으로 접속된 광전 변환체(12)를 형성하고, 상기 광전 변환체(12) 중 구조 결함을 가진 구획 소자(21s)를 특정하고, 서로 인접한 구획 소자(21,21s)끼리의 사이에서 복수 개소의 저항값을 측정하여 얻어지는 저항값의 분포로부터 결함 부위를 특정함으로써 상기 구획 소자(21s)안에서 상기 구조 결함(R, A1, A2, A3)이 존재하는 부위를 한정하고, 상기 구조 결함(R, A1, A2, A3)이 존재하는 부위에 바이어스 전압을 인가하여 상기 구조 결함(R, A1, A2, A3)을 제거한다.

Description

태양전지의 제조 방법 및 태양전지의 제조 장치{Solar cell manufacturing method and solar cell manufacturing device}

본 발명은 태양전지의 제조 방법 및 태양전지의 제조 장치에 관한 것으로서, 상세하게는 구조 결함을 저비용으로 검출하여 수복할 수 있는 태양전지의 제조 방법 및 태양전지의 제조 장치에 관한 것이다.

본원은 2008년 3월 31일에 출원된 일본특원2008-090567호에 기초하여 우선권을 주장하고 그 내용을 여기에 원용한다.

에너지의 효율적인 이용 관점에서 최근 태양전지는 점점 널리 일반에 이용되고 있다. 특히 실리콘 단결정을 이용한 태양전지는 단위 면적당 에너지 변환 효율이 우수하다. 그러나 한편 실리콘 단결정을 이용한 태양전지는 실리콘 단결정 잉곳을 슬라이스한 실리콘 웨이퍼를 사용하기 때문에 잉곳의 제조에 대량의 에너지가 소비되어 제조 비용이 높다. 특히 옥외 등에 설치되는 대면적의 태양전지를 실현할 경우 실리콘 단결정을 이용하여 태양전지를 제조하면 현상태에서는 상당한 비용이 든다. 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 실리콘막에 의해 끼워진 pin접합이라고 불리는 층구조의 반도체막을 사용하고 있다. 이 반도체막의 양면에는 각각 전극이 형성되어 있다. 태양광에 의해 발생한 전자와 홀은 p형?n형 반도체의 전위차에 의해 활발하게 이동하고 이것이 연속적으로 반복됨으로써 양면의 전극에 전위차가 생긴다.

이러한 아몰퍼스 실리콘 태양전지의 구체적인 구성으로서는, 예를 들면 유리 기판에 TCO(Transparent Conductive Oxide) 등의 투명 전극을 하부 전극으로서 성막하고, 이 위에 아몰퍼스 실리콘으로 이루어진 반도체막과, 상부 전극이 되는 Ag박막 등이 형성된 구성이 채용된다.

이와 같은 상하 전극과 반도체막으로 이루어진 광전 변환체를 구비한 아몰퍼스 실리콘 태양전지에서는, 기판상에 넓은 면적으로 균일하게 각 층을 성막한 것만으로는 전위차가 작고, 저항값이 커진다는 문제가 있다. 따라서 예를 들면 광전 변환체를 소정의 사이즈별로 전기적으로 구획한 구획 소자를 형성하고 서로 인접한 구획 소자끼리 전기적으로 접속함으로써 아몰퍼스 실리콘 태양전지가 구성되어 있다.

구체적으로는 기판상에 넓은 면적으로 균일하게 형성한 광전 변환체에 레이저광 등을 사용하여 스크라이브선(스크라이브 라인)이라고 불리는 홈을 형성하고, 다수의 직사각형 형태의 구획 소자를 얻어, 이 구획 소자끼리 전기적으로 직렬로 접속한 구조가 채용된다.

그런데 이러한 구조의 아몰퍼스 실리콘 태양전지에서는, 제조 단계에서 여러 개의 구조 결함이 생기는 것으로 알려져 있다. 예를 들면, 아몰퍼스 실리콘막의 성막시에 파티클이 혼입되거나 핀홀이 생김으로써 상부 전극과 하부 전극이 국소적으로 단락(短絡)되는 경우가 있다. 또 기판상에 광전 변환체를 형성한 후에 스크라이브선에 의해 다수의 구획 소자로 분할할 때에, 이 스크라이브선을 따라서 상부 전극을 이루는 금속막이 용융하여 하부 전극에 도달하여, 상부 전극과 하부 전극이 국소적으로 단락되기도 한다.

이와 같이 광전 변환체에서 반도체막을 사이에 두고 상부 전극과 하부 전극 사이에서 국소적으로 단락되는 것과 같은 구조 결함이 생기면, 발전 전압의 저하나 광전 변환 효율이 저하된다는 문제를 일으킨다. 따라서 종래의 아몰퍼스 실리콘 태양전지의 제조 공정에서는 이러한 단락 등의 구조 결함을 검출하고, 구조 결함이 생긴 부분을 제거함으로써 문제를 수복하고 있다.

예를 들면, 특허문헌 1,2에는 스크라이브선으로 분할된 각각의 구획 소자 전체에 바이어스 전압을 인가하고, 단락 개소에서 생기는 쥴열을 적외선 센서에 의해 검출함으로써 구조 결함이 존재하는 구획 소자를 특정하는 방법이 개시되어 있다. 또 모든 구획 소자의 표면을 CCD카메라 등으로 확대 관찰하는 방법 또는 광을 조사하여 구획 소자마다 FF(fill factor: 곡선 인자)를 측정하여 비교함으로써 구조 결함이 존재하는 구획 소자를 특정하는 방법도 알려져 있다.

특허문헌 1: 일본특개평9-266322호 공보 특허문헌 2: 일본특개2002-203978호 공보

그러나 상술한 구획 소자 전체에 바이어스 전압을 인가하여 결함을 검출하는 방법으로는 구획 소자내의 대략의 결함 위치를 특정할 수 있지만 세밀한 위치를 특정하기 어렵고, 또 적외선 센서의 스캐닝도 필요한 등 검출 정밀도나 검출을 위한 장치 비용이 크다는 문제가 있었다.

또 결함 개소가 발열할 정도로 바이어스 전압을 인가하기 때문에 반도체막에 손상을 줄 염려도 있었다.

CCD 카메라 등으로 확대 관찰하여 결함을 검출하는 방법에서는, 카메라를 태양전지의 전역에 걸쳐 주사시킬 필요가 있으며, 특히 태양전지가 대면적일 경우 구조 결함의 검출에 수고와 시간이 걸린다는 과제가 있었다. 또 표면층에 나타나지 않는 결함은 검출되지 않을 우려도 있었다.

광을 조사하여 구획 소자마다 FF를 측정하는 방법으로는 결함이 존재하는 구획 소자 자체는 검출할 수 있지만, 구획 소자내의 어디에 결함이 존재하는지를 특정하기는 힘들었다.

그리고 이들 상술한 결함 검출 방법으로는 대략의 결함 위치밖에 특정할 수 없기 때문에 레이저광 등으로 결함 부분을 수복할 때에 광범위하게 반도체막을 제거하게 되어 태양전지로서의 특성뿐만 아니라 외관상도 바람직하지 않다는 문제가 있었다.

또 대략의 결함 위치밖에 특정하지 않기 때문에 바이어스 전압을 인가하여 결함을 제거할 경우 바이어스 전압을 높게 할 필요가 있었다. 그러나 필요 이상으로 높은 바이어스 전압을 인가하면 결함이 생기지 않은 정상적인 부분에 손상을 준다는 문제가 있었다.

본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 태양전지의 광전 변환체에 큰 손상을 주지 않고 단시간에 구조 결함의 발생 개소를 정확하게 특정하고, 특정한 구조 결함을 확실히 제거, 수복할 수 있는 태양전지의 제조 방법 및 태양전지의 제조 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해 본 발명은 다음과 같은 태양전지의 제조 방법을 제공한다. 즉, 본 발명의 제1 태양의 태양전지의 제조 방법은 여러 개의 구획 소자를 포함하고, 서로 인접한 상기 구획 소자끼리 전기적으로 접속된 광전 변환체를 형성하고, 상기 광전 변환체 중 구조 결함을 가진 구획 소자를 특정(결함 구획 특정 공정)하고, 서로 인접한 상기 구획 소자끼리의 사이에서 복수 개소의 저항값을 측정하여 얻어지는 저항값의 분포로부터 결함 부위를 특정함으로써 상기 구획 소자내에서 상기 구조 결함이 존재하는 부위를 한정(결함 부위 특정 공정)하고, 상기 구조 결함이 존재하는 부위에 바이어스 전압을 인가하여 상기 구조 결함을 제거한다(수복 공정).

본 발명의 제1 태양의 태양전지의 제조 방법에서는, 상기 구조 결함이 존재하는 부위를 한정할 때(결함 부위 특정 공정)에 저항값의 측정에 사용하는 측정 단자에는 상기 구조 결함을 제거할 때(수복 공정)에 바이어스 전압이 인가되는 것이 바람직하다.

본 발명의 제1 태양의 태양전지의 제조 방법에서는, 상기 구조 결함이 존재하는 부위를 한정할 때(결함 부위 특정 공정)에 저항값의 측정 밀도를 적어도 2단계 이상 변화시켜 측정하는 것이 바람직하다.

본 발명의 제1 태양의 태양전지의 제조 방법에서는, 상기 구조 결함이 존재하는 부위를 한정할 때(결함 부위 특정 공정)에 저항값의 측정에는 4탐침식 저항 측정 장치가 사용되는 것이 바람직하다.

또 본 발명은 다음과 같은 태양전지의 제조 장치를 제공한다.

즉, 본 발명의 제2 태양의 태양전지의 제조 장치는 복수의 구획 소자를 포함한 광전 변환체를 가진 태양전지의 제조 장치로서, 상기 광전 변환체 중 구조 결함을 가진 상기 구획 소자내에서 구조 결함이 존재하는 부위를 한정하기 위해 서로 인접한 상기 구획 소자끼리의 사이에서 복수 개소의 저항값을 측정하는 저항 측정부를 포함한다.

본 발명의 제1 태양의 태양전지의 제조 방법에 의하면, 먼저 결함 구획 특정 공정에서 구조 결함을 가진 구획 소자를 포함한 태양전지를 선별하고, 결함을 가진 태양전지만을 결함 부위 특정 공정에서 결함의 존재 부위를 정확하게 특정하고 있다. 이로써 구조 결함이 없는 태양전지를 효율적으로 제조할 수 있다.

게다가 결함 부위 특정 공정에서 구획 소자내에서 결함의 존재 위치를 정확하게 특정할 수 있기 때문에 수복 공정에서 결함을 포함한 최소한의 영역만을 제거할 수 있다. 태양전지로서의 특성을 크게 저하시키지 않고 외관도 손상시키지 않고 결함 개소를 수복할 수 있다.

또 본 발명의 제2 태양의 태양전지의 제조 장치에 의하면, 구조 결함의 위치를 특정하기 위해 구획 소자끼리의 사이에서 복수 개소의 저항값을 측정하는 저항 측정부를 구비하고 있다. 따라서 구획 소자내에서 결함의 존재 위치를 정확하게 특정할 수 있고, 수복 공정에서 결함을 포함한 최소한의 영역만을 제거할 수 있다. 태양전지로서의 특성을 크게 저하시키지 않고 또한 외관도 손상시키지 않고 결함 부분을 수복할 수 있다.

도 1은, 아몰퍼스 실리콘형 태양전지의 요부의 일례를 도시한 확대 사시도이다.
도 2a 및 도 2b는, 아몰퍼스 실리콘형 태양전지의 일례를 도시한 단면도이다.
도 3은, 본 발명의 태양전지의 제조 방법의 개요를 도시한 흐름도이다.
도 4a 및 도 4b는, 구조 결함의 존재예와 결함 수복 후의 상태를 도시한 단면도이다.
도 5는, 결함 구획 특정 공정의 상태를 도시한 설명도이다.
도 6은, 결함 구획 특정 공정에서의 저항값의 측정예를 도시한 도면이다.
도 7a 내지 도 7c는, 결함 부위 특정 공정의 상태를 도시한 설명도이다.
도 8은, 결함 부위 특정 공정에서의 저항값의 측정예를 도시한 도면이다.
도 9는, 본 발명의 태양전지의 제조 장치에서의 저항 측정부의 일례를 도시한 회로도이다.
도 10a 및 도 10b는, 본 발명의 태양전지의 제조 장치에서의 저항 측정부의 일례를 도시한 개략도이다.

이하, 본 발명에 관한 태양전지의 제조 방법 및 여기에 사용되는 본 발명의 태양전지의 제조 장치에 대해서 도면에 기초하여 설명한다. 아울러 본 실시형태는 발명의 취지를 더욱 잘 이해시키기 위해 구체적으로 설명하는 것으로서, 특별히 지정하지 않는 한 본 발명을 한정하지 않는다.

도 1은, 본 발명의 태양전지의 제조 방법에 의해 제조되는 아몰퍼스 실리콘형 태양전지의 요부의 일례를 도시한 확대 사시도이다. 또 도 2a는, 도 1의 태양전지의 층구성을 도시한 단면도이다. 도 2b는, 도 2a의 부호B로 도시된 부분이 확대된 단면 확대도이다. 태양전지(10)는 투명한 절연성 기판(11)의 제1 면(11a)(한쪽 면)에 형성된 광전 변환체(12)를 가진다. 기판(11)은, 예를 들면 유리나 투명 수지 등 태양광의 투과성이 우수하고 또한 내구성을 가진 절연 재료로 형성되어 있으면 된다. 이 기판(11)의 제2 면(11b)(다른 쪽 면)에는 태양광이 입사된다.

광전 변환체(12)에서는 기판(11)부터 순서대로 제1 전극층(하부 전극)(13), 반도체층(14), 및 제2 전극층(상부 전극)(15)이 적층되어 있다. 제1 전극층(하부 전극)(13)은 투명한 도전 재료, 예를 들면 TCO, ITO(Indium Tin Oxide) 등의 광투과성 금속 산화물로 형성되어 있으면 된다. 또 제2 전극층(상부 전극)(15)은 Ag, Cu 등 도전성 금속막으로 형성되어 있으면 된다.

반도체층(14)은, 예를 들면 도 2b에 도시한 것처럼, p형 아몰퍼스 실리콘막(17)과 n형 아몰퍼스 실리콘막(18) 사이에 i형 아몰퍼스 실리콘막(16)이 끼워져 구성된 pin접합 구조를 가진다. 그리고 이 반도체층(14)에 태양광이 입사하면 전자와 홀이 생기고, p형 아몰퍼스 실리콘막(17)과 n형 아몰퍼스 실리콘막(18)의 전위차에 의해 전자 및 홀은 활발하게 이동하고, 이것이 연속적으로 반복됨으로써 제1 전극층(13)과 제2 전극층(15) 사이에 전위차가 생긴다(광전 변환).

광전 변환체(12)는 스크라이브선(스크라이브 라인)(19)에 의해 외형이 직사각형 형태의 다수의 구획 소자(21,21…)로 분할되어 있다. 이 구획 소자(21,21…)는 서로 전기적으로 구획됨과 동시에 서로 인접한 구획 소자(21)끼리의 사이에서 전기적으로 직렬로 접속된다. 이로써 광전 변환체(12)는 구획 소자(21,21…)가 전부 전기적으로 직렬로 연결된 구조를 가진다. 이 구조에서는 높은 전위차의 전류를 취출할 수 있다. 스크라이브선(19)은, 예를 들면 기판(11)의 제1 면(11a)에 균일하게 광전 변환체(12)를 형성한 후 레이저 광선 등에 의해 광전 변환체(12)에 소정의 간격으로 홈을 형성함으로써 형성된다.

아울러 이러한 광전 변환체(12)를 구성하는 제2 전극층(상부 전극)(15) 위에 절연성 수지 등으로 이루어진 보호층(미도시)을 더 형성하는 것이 바람직하다.

이상과 같은 구성의 태양전지를 제조하기 위한 제조 방법을 설명한다. 도 3은 본 발명의 태양전지의 제조 방법을 단계적으로 도시한 흐름도이다. 이 중에서, 특히 구조 결함의 검출에서 수복에 이르는 공정에 대해서 상술한다.

우선, 도 1에 도시한 것처럼, 투명한 기판(11)의 제1 면(11a)위에 광전 변환체(12)를 형성한다(광전 변환체의 형성 공정: P1). 광전 변환체(12)의 구조로서는, 예를 들면 기판(11)의 제1 면(11a)부터 순서대로 제1 전극층(하부 전극)(13), 반도체층(14) 및 제2 전극층(상부 전극)(15)이 적층된 구조이면 된다.

이러한 광전 변환체(12)의 형성 공정 중에서 도 4a에 도시한 것처럼 반도체층(14)에 불순물 등이 혼입(contamination)됨으로써 생기는 구조 결함 A1이나 반도체층(14)에 미세한 핀홀이 생기는 구조 결함 A2 등의 문제가 발생하는 경우가 있다. 이러한 구조 결함 A1, A2는 제1 전극층(13)과 제2 전극층(15) 사이를 국소적으로 단락(leak)시켜 발전 효율을 저하시킨다.

다음으로 광전 변환체(12)를 향해, 예를 들면 레이저 광선 등을 조사하여 스크라이브선(스크라이브 라인)(19)을 형성하여, 직사각형 형태의 다수의 구획 소자(21,21…)로 분할한다(구획 소자의 형성 공정: P2).

이러한 스크라이브선(19)의 형성 공정 중에 도 4a에 도시한 것처럼 레이저 조사 위치가 어긋남에 따라 제2 전극층(15)을 구성하는 금속이 용융되어 스크라이브선(19)의 홈 안으로 흘러내림으로써 생기는 구조 결함 A3 등의 문제가 발생하는 경우가 있다. 이러한 구조 결함A3는 제1 전극층(13)과 제2 전극층(15) 사이를 국소적으로 단락(leak)시켜 발전 효율을 저하시킨다.

이상의 공정으로 형성된 태양전지(10)에서는, 우선 상술한 A1 내지 A3으로 대표되는 구조 결함이 존재하는 구획 소자(21,21…)가 특정된다(결함 구획 특정 공정: P3). 이 결함 구획 특정 공정에서 구조 결함이 존재하는 구획 소자(21,21…)를 특정하는 구체적인 방법으로서는, 예를 들면 저항값의 측정, FF(fill factor: 곡선 인자)의 측정 등을 들 수 있다.

저항값의 측정에 의해 구조 결함이 존재하는 구획 소자(21)를 특정할 경우, 도 5에 도시한 것처럼 직사각형 형태의 구획 소자(21)의 길이 방향 L을 따라서 몇 개의 측정점을 설정하여 서로 인접한 구획 소자(21,21)끼리의 사이에서 저항값을 측정하고, 이 측정값의 분포로 구조 결함이 존재하는 구획 소자(21s)(결함 구획 소자)를 특정할 수 있다.

예를 들면, 120개의 구획 소자로 이루어진 태양전지에서 서로 인접한 구획 소자끼리의 저항값을 측정한 일례를 도 6에 도시한다. 이 도 6에 도시한 측정 결과에 의하면, 35번째 구획 소자와 36번째 구획 소자의 저항값을 비교하면 명백히 35번째 구획 소자의 저항값이 저하되어 있다. 즉, 35번째 구획 소자에 단락의 원인이 되는 구조 결함이 존재하는 것으로 예측된다. 마찬가지로 109번째 구획 소자에도 구조 결함이 존재하는 것으로 예측된다.

이와 같은 결함 구획 특정 공정에서 저항값의 측정에 의해 구조 결함이 존재하는 구획 소자를 특정할 경우 측정 방법으로서 여러가지 방법을 들 수 있다. 예를 들면, 구획 소자(21)의 길이 방향 L을 따라서 다수의 탐침이 소정의 간격으로 배열된 측정 장치를 사용하여 구획 소자끼리의 저항값을 1회 탐침의 상하 운동으로 완료시키는 방법, 혹은 탐침을 구획 소자(21)의 길이 방향 L을 따라서 주사시키고, 소정의 측정점에서 탐침의 상하 운동을 반복하여 측정하는 방법 등이면 된다.

이와 같은 결함 구획 특정 공정에서의 저항값의 측정에서는, 소정값의 바이어스 전압을 인가하는 방법, 전류값의 측정을 겸한 1조 2개의 탐침으로 수행하는 2탐침식에 의한 방법, 또는 소정값의 바이어스 전류의 인가에 사용하는 탐침과 전압값의 측정에 사용하는 탐침을 다르게 하여 수행하는 2조 4개의 탐침으로 이루어진 4탐침식에 의한 방법 중 어떤 것을 사용해도 좋다. 이들 전압값과 전류값으로 저항값을 산출한다.

아울러 이러한 결함 구획 특정 공정에서는 저항값의 측정에 의한 방법 이외에도, 예를 들면 소정 광량의 조명광을 태양전지에 조사하고 각각의 구획 소자마다 FF(fill factor: 곡선 인자)를 측정하여 서로 인접한 구획 소자끼리의 FF의 값을 비교하고, 특히 FF의 값이 낮게 떨어져 있는 구획 소자를 구조 결함이 존재하는 구획 소자로서 특정하는 방법을 채용해도 좋다.

이상과 같은 결함 구획 특정 공정을 거쳐 구조 결함이 존재하는 구획 소자가 발견된 태양전지는 이하에서 설명하는 결함 부위 특정 공정에 보내진다. 한편, 구조 결함이 존재하는 구획 소자가 발견되지 않는 태양전지는 그대로 양품으로서 보호층의 형성 공정 P6 등을 거쳐 제품화된다.

상술한 결함 구획 특정 공정에서 구조 결함이 존재하는 구획 소자가 발견된 태양전지는 나아가 구획 소자내에 구조 결함이 존재하는 부위를 한정하는 공정(결함 부위 특정 공정: P4)에 보내진다. 이 결함 부위 특정 공정에서는 앞 공정의 결함 구획 특정 공정에서 구조 결함이 존재한다고 간주된 구획 소자에 한해서 그 길이 방향 L을 따라 인접한 구획 소자(21)간의 저항값을 측정한다. 이 때의 길이 방향 L에서의 저항값의 측정 간격(측정 밀도)은 앞 공정의 결함 구획 특정 공정에서의 저항값의 측정 간격보다도 세밀하게 측정한다.

예를 들면, 도 7a에 도시한 것처럼 구조 결함 R이 존재한다고 간주된 구획 소자(21s)의 길이 방향 L의 전역에서 소정의 측정 간격 T1(측정 밀도)마다 인접한 구획 소자(21)와의 사이에서 저항값을 측정한다. 이 저항값의 측정에 의해 구획 소자(21s)의 길이 방향 L에서 구조 결함R의 대략의 위치를 특정한다. 측정 간격T1은, 예를 들면 20㎜ 정도이면 된다.

예를 들면, 길이 방향 L의 길이가 1400㎜인 직사각형 형태의 구획 소자(결함이 1군데 존재)에서 인접한 구획 소자간의 저항값을 측정한 일례를 도 8에 도시한다. 이 도 8에 도시한 측정 결과에 의하면, 구획 소자의 한쪽 단부로부터의 거리 250㎜ 부근으로 향하여 저항값이 저하되어 있다. 단락을 일으키는 구조 결함이 존재할 경우, 이와 같이 결함의 존재 위치에 접근할수록 저항값이 점차 감소되어 가는 경향이 관찰된다. 따라서 저항값을 구획 소자(21s)의 길이 방향 L로 소정 간격으로 측정하여 가면서 그 저항값의 변화를 관찰하면 구획 소자(21s) 내에서 구조 결함이 어느 위치에 존재하는지를 한정할 수 있다.

이상과 같이 구획 소자(21s)의 길이 방향 L에서 구조 결함 R의 대략의 위치를 특정한 후 구조 결함 R이 존재하는 위치를 더욱 정확하게 특정하는 것이 바람직하다. 즉, 상술한 것처럼 구획 소자(21s)의 길이 방향 L에서 구조 결함R의 대략의 위치를 특정한 후, 이 위치의 전후 100㎜ 정도의 사이를, 전술한 측정 간격T1보다도 더 세밀한 측정 간격T2로 인접한 구획 소자간의 저항값을 측정하는 것이 바람직하다(도 7b 참조). 측정 간격T2는, 예를 들면 2㎜ 정도로 설정되어 상술한 대략의 결함 위치를 특정하는 공정보다도 10배 정도 세밀한 정밀도로 구조 결함R의 존재 위치를 정확하게 특정한다.

이와 같은 결함 부위 특정 공정에서의 저항값의 측정에서는, 소정값의 바이어스 전압의 인가 방법, 전류값의 측정을 겸한 1조 2개의 탐침으로 수행하는 2탐침식에 의한 방법, 또는 소정값의 바이어스 전류의 인가에 사용하는 탐침과 전압값의 측정에 사용하는 탐침을 다르게 하여 수행하는 2조 4개의 탐침으로 이루어진 4탐침식에 의한 방법 중 어떤 것을 사용해도 좋다. 이들 전압값과 전류값으로 저항값을 산출한다.

아울러 이러한 결함 부위 특정 공정에 관하여 본 실시형태에서는 저항값의 측정 간격을 2단계로 변화시켜 결함의 위치를 특정하였으나, 나아가 3단계 이상으로 측정 간격을 바꾸어 보다 정확하게 구획 소자내에서의 결함의 위치를 특정하도록 해도 좋다.

한편, 상술한 결함 부위 특정 공정(P4)에서, 도 10a에 도시한 것과 같은 구획 소자(21s)의 길이 방향 L을 따라서 간격 T2로 탐침이 다수 형성된 탐침 유닛 U를 사용해도 좋다. 우선, 최초로 소정의 넓은 측정 간격T1마다 간헐적으로 탐침 X1에만 바이어스 전류(전압)을 인가하여 구조 결함 R의 대략의 위치를 특정한다.

다음으로 도 10b에 도시한 것처럼 구조 결함R이 존재한다고 간주된 구간, 즉 바이어스 전류(전압)을 부여한 탐침 사이에서 가장 저항값이 낮은 구간의 탐침X2에 바이어스 전류(전압)을 인가한다. 이 때, 최초의 넓은 측정 간격 T1보다도 좁은, 탐침의 형성 간격인 T2로 측정이 이루어지기 때문에 보다 정확하게 구획 소자내에서의 구조 결함 R의 위치가 특정된다.

이와 같이 구획 소자(21s)의 길이 방향 L을 따라서 탐침을 간격T2로 조밀하게 배열한 탐침 유닛U를 사용하여 바이어스 전류(전압)을 인가시키는 탐침을 적절히 변경함으로써 탐침을 길이 방향 L로 이동시키지 않고 바이어스 전류를 공급하는 탐침을 선택하는 것만으로도 구조 결함 R의 위치를 신속하게 검출할 수 있다.

또 다른 검출 방법으로서, 측정중에 측정하는 단자의 간격을 변경하는 방법을 채용해도 좋다. 예를 들면, 도 10a 및 도 10b에 도시한 장치를 사용할 경우, 처음에는 단자의 간격을 비교적 크게 설정하여 저항값을 측정하고, 문턱값보다 낮은 저항값을 검출한 경우에, 또는 일정 비율보다 저항값이 낮아진 경우에 단자의 간격을 좁혀 단자마다 측정한다. 단자마다의 측정에서 저항값이 문턱값보다 높아진 경우, 또는 정상값으로 되돌아온 경우에 본래의 간격으로 되돌려 측정한다.

또한 다른 검출 방법으로서 복수의 문턱값을 정하고, 문턱값마다 단자의 측정 간격을 변경하는 방법을 채용해도 좋다. 예를 들면, 저항값의 문턱값 A, B 및 C(A>B>C)를 정해 놓는다. 저항값이 문턱값 A 이상인 경우에는 10단자 간격을 두고 측정하고, 문턱값 A 이하가 되면 5단자 간격을 두고 측정하고, 문턱값 B 이하가 되면 2단자 간격을 두고 측정하고, 문턱값 C 이하가 되면 각 단자에서 측정한다. 저항값이 커질 경우에는 반대로 문턱값을 초과할 때마다 측정 간격을 넓혀 측정한다. 결함이 있는 경우 저항값은 서서히 변화하기 때문에(도 8 참조) 이와 같이 문턱값마다 측정 간격을 변경함으로써 신속하고도 정확하게 결함 위치를 검출할 수 있다.

또 이러한 검출 방법에서는, 도 10a 및 도 10b와 같이 다수의 단자를 나열하고, 측정에 사용하는 단자의 간격을 변화시키는 장치를 사용할 경우에 대해서 설명하였다. 단자를 움직이면서 측정할 경우에는 문턱값마다 측정 간격 또는 이동 속도를 변경하는 방법으로도 실현 가능하다.

구획 소자(21s)의 길이 방향 L에서 구조 결함R의 정확한 위치가 특정되면, 다음으로 태양전지의 구조 결함R을 수복한다(수복 공정: P5). 수복 공정에서는 상술한 결함 구획 특정 공정 및 결함 부위 특정 공정을 거쳐 특정된 구조 결함 R이 존재하는 개소의 근방에만 한정적으로 바이어스 전류를 인가하고 구조 결함 R이 존재하는 부분의 반도체층이나 전극만을 증발시켜 제거한다(도 7c 및 도 4b 참조).

이 수복 공정에서, 결함 부위 특정 공정에서 결함의 구획 소자내에서의 정확한 존재 위치가 특정되었기 때문에 구조 결함R을 포함한 최소한의 범위 E1 내지 E3만을 제거할 수 있다. 즉, 도 4a에 도시한 구조 결함 A1 내지 A3의 각각은 도 4b의 부호 E1 내지 E3에 도시한 것처럼 제거된다.

또 본 발명에서는 측정된 저항값에 맞춰 수복용 바이어스 전압을 변화시켜도 좋다. 구체적으로는, 저항값이 작을 때에는 결함 부분이 큰 경우가 많기 때문에 바이어스 전압을 크게 함으로써 단시간에 결함을 제거할 수 있다. 또 저항값이 클 때에는 결함 부분이 작은 경우가 많기 때문에 바이어스 전압을 줄임으로써 불필요하게 높은 전압을 인가하는 것을 막을 수 있다. 본 발명에서는 결함의 위치를 특정하고 그 근방에서 저항을 측정하고 있기 때문에 결함 부분의 정확한 저항값을 측정할 수 있어 바람직한 바이어스 전압을 선택할 수 있다.

이러한 수복 공정에서, 결함 수복을 위한 바이어스 전류를 인가하는 방법으로서 앞 공정인 결함 부위 특정 공정에서의 저항값의 측정에 사용하는 탐침에 결함 수복용 바이어스 전류를 공급하는 방법을 사용함으로써 한층 더 효율적으로 결함 위치의 특정에서 결함 수복까지의 상술한 공정을 단시간에 수행할 수 있다.

도 9는, 4탐침식 저항 측정 장치에 결함 수복용 바이어스 전류 회로를 부가한 회로를 도시한 개념도이다. 이 저항 측정, 수복 장치에서는 저항 측정시에는 실선으로 나타내는 회로와 같이 한쪽 1조의 탐침B1(제1조)으로부터 저항 측정용 바이어스 전류W1을 공급하여 전류값A를 측정함과 동시에 다른 쪽 1조의 탐침B2(제2조)를 사용하여 전압값V를 측정하여 저항값을 산출한다.

한편 결함 수복시에는 점선으로 도시한 회로로 바꾸어 저항 측정용 바이어스 전류W1보다도 높은 전압의 결함 수복용 바이어스 전류W2를 탐침B1으로부터 공급하여 결함을 포함한 부위를 제거(수복)한다.

이상과 같이 결함 구획 특정 공정(P3), 결함 부위 특정 공정(P4), 수복 공정(P5)을 거쳐 구획 소자에 존재하는 구조 결함을 특정하여 제거된 태양전지는 보호층의 형성 공정(P6)에 보내져 후공정의 처리가 이루어진다.

이와 같은 본 발명의 태양전지의 제조 방법에서는, 먼저 결함 구획 특정 공정에서 구조 결함을 가진 구획 소자를 포함한 태양전지를 선별하고 있다. 그 후, 결함을 가진 태양전지만을 결함 부위 특정 공정에서 결함의 존재 부위를 정확하게 특정하도록 했기 때문에 구조 결함이 없는 태양전지를 효율적으로 제조할 수 있다.

게다가 결함 부위 특정 공정에서 구획 소자내에서 결함의 존재 위치를 정확하게 특정할 수 있기 때문에 수복 공정에서 결함을 포함한 최소한의 영역만을 제거할 수 있게 되어 태양전지로서의 특성을 크게 저하시키지 않고 또한 외관도 손상시키지 않고 결함 개소를 수복할 수 있다.

본 발명의 태양전지의 제조 장치는, (도 7a 내지 도 7c에 도시한 결함 부위 특정 공정에서 구조 결함 E의 위치를 특정하기 위해 구획 소자(21)끼리의 사이에서 복수 개소의 저항값을 측정하는 저항 측정부를 가진다. 이 저항 측정부는 2탐침식 또는 4탐침식의 저항 측정 장치와, 구획 소자(21)와 탐침을 길이 방향 L을 따라서 상대 이동시키는 이동 장치로 구성된다. 또한 본 발명의 태양전지의 제조 장치가 저항 측정 장치의 탐침에 결함 수복용 바이어스 전류를 인가시키는 결함 수복용 바이어스 회로(도 9 참조)를 구비하고 있으면, 구획 소자내에서의 결함의 위치 특정에서 수복까지를 하나의 장치로 효율적으로 단시간에 처리할 수 있다.

<산업상 이용 가능성>

이상 상술한 것처럼, 본 발명은 광전 변환체에 대한 손상이 억제되고 구조 결함의 발생 개소가 정확하게 특정되어, 특정의 구조 결함이 확실히 제거 및 수복된 태양전지를 제조하는 방법 및 장치에 유용하다.

10 태양전지
11 기판
12 광전 변환체
13 제1 전극
14 반도체층
15 제2 전극
19 스크라이브선
21 구획 소자

Claims (5)

1. 태양전지의 제조 방법으로서,
   복수의 구획 소자를 포함하고, 서로 인접한 상기 구획 소자끼리가 전기적으로 접속된 광전 변환체를 형성하고,
   상기 광전 변환체 중 구조 결함을 가진 구획 소자를 특정하고,
   서로 인접한 상기 구획 소자끼리의 사이에서 복수 개소의 저항값을 측정하여 얻어지는 저항값의 분포로 결함 부위를 특정함으로써 상기 구획 소자내에서 상기 구조 결함이 존재하는 부위를 한정하고,
   상기 구조 결함이 존재하는 부위를 한정할 때에, 측정 단자를 상기 구획 소자의 길이 방향을 따라 상대이동시키고, 소정의 측정점에서 상기 측정 단자를 상하로 운동시켜, 서로 인접한 상기 구획 소자의 저항값을 측정하고, 상기 구획 소자의 길이 방향을 따라 저항값의 측정 밀도를 적어도 2단계 이상 변화하여 측정하며, 이때 상기 적어도 2단계 이상의 측정단계가 변화할 때마다 상기 측정 단자 사이의 간격을 좁혀 상기 저항값의 측정 밀도를 이전 단계에서의 저항값의 측정 밀도보다 높이는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 구조결함이 존재하는 부위에 바이어스 전압을 인가하여 상기 구조결함을 제거하고,
   상기 구조 결함이 존재하는 부위를 한정할 때에 저항값의 측정에 사용하는 측정 단자에는 상기 구조 결함을 제거할 때에 바이어스 전압이 인가되는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 구조 결함이 존재하는 부위를 한정할 때에, 저항값의 측정에는 4탐침식의 저항 측정 장치가 사용되는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조 방법.
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