TW201126740A - Thin-film solar battery manufacturing method and thin-film solar battery manufacturing apparatus - Google Patents

Description

201126740 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於在電極層上使用Zn0系透明導電膜的薄 膜太陽電池之製造方法及其製造裝置。 【先前技術】 一般而言，薄膜太陽電池係藉由在玻璃等的透明基板 上依順序積層透明導電膜、作為發電層的半導體層、 為背面電極的金屬膜而構成。作為透明導電膜，通常 : Indium Tin 〇xide)、氧化錫(Sn〇2)、氧化辞 由於導電率高而在廣泛領域+使用，但是 係比IT0便宜，由於自由電子濃度低，雖= 付到南透過率的膜，但導電率低，财電漿性亦低二 面，ΖηΟ亦比1丁〇便宜，由 _ 方 移動度大，具有長波長光的透過率高等之特長，故=朴 為賴太陽電_的翻導麵。再者，Ζη0雜t作 稱可㈣載子密度。料纽料材“ 膜二積層 數的發雷μ目^ 電域’串聯連接此等複 將=成:;:體=破=上形成透明導電膜 電極後，使物來將半導體半導體層及背面 將半導體層及背面電極 關案化。此時， 導體層及背面電㈣^ 使件由透明電極膜、半 電極所成的—個單元之翻電極膜係成為=

4/29 S 201126740 鄰接的其它單元之势；$ ππο mm面电極接觸的構造。 方、吨月吴的圖案化中 如，專利文獻〗中^己一，，又$泛使用近紅外雷射。例 1064nm的脈衝狀之命 、+ $η〇2膜斷續地照射波長 溝之方法。又，專利光束，“U在該％〇2膜中形成劃線 量強度分布為梯2中纪栽使用具有頂部扁平型（能 雷射來將透明強度分布之波長刪腿的彻 Τ包犋圖案化之方法。 先前技術文獻 專利文獻 專利文獻H0()2_141526號 專利文獻2特開平1()_258383號 【發明内容】 啦明所欲解決的問題 然而’當透明導電膜為AZo耸 c ^ 、馮 〇寺的ZnO系透明導電材料 日'，右在、Sn〇2膜同樣的照射條件下照射 法適當地將透明導電膜圖荦化之 田、U 、… 的實驗，即使對sn〇2==!^。若依照本發明者們 射條件若在該照 多，無法適當地去除AZO。又，留也 ^ ^ 圖案的形狀精度亦差，以 所右人的加工I度來形成劃線溝者係非常困難。 ㈣上的情事，本發明之目的在於提供可將㈤ 膜適當地圖案化的薄膜太陽電池之製造方法及 之—形態的薄膜太陽電池 部的光束強度比中央部還 解決問題的手段 為了達成上述目的，本發明 之製造方法包含：形成具有周邊 5/29 201126740 门的截面=度分布之紅外線脈衝雷射光。對於透明基板上 鋅(ZnO)系透料賴，照射上述紅外線脈衝 田射光’邊重複照射範圍的一部分邊掃描上述紅外線脈衝 雷射L上述透料制圖案化。 、又，為了達成上述目的，本發明之一形態的薄膜太陽 電池之製造裝置，係具有在透明基板上卿成的氧化鋅系 透明導電膜之_太陽電池之製造I置，其具備雷射光 源、載台、移動機構及控制單元。 上述雷射光源係使紅外線脈衝雷射光出射，該紅外線 脈衝田射光具有周邊部的光束強度比巾央部還高的截面強 度分布。 上述载台係支持上述透明基板。 上述移動機構係可使上述載台在上述透明基板的面内 方向移動。 上述控制單元係控制上述移動機構，以使得上述紅外 線脈衝雷射光對上述透明導電膜的照射範圍之一部分重 複。 【實施方式】 實施發明的形態 本發明之一實施形態的薄膜太陽電池之製造方法包 含：形成具有周邊部的光束強度比中央部還高的截面強度 分布之紅外線脈衝雷射光。對於透明基板上所形成的氧化 鋅(ZnO)系透明導電膜，照射上述紅外線脈衝雷射光，邊重 複照射範圍的一部分邊掃描上述紅外線脈衝雷射光，而將 上述透明導電臈圖案化。 藉由使用具有如上述的戴面強度分布之紅外線脈衝雷

S 6/29 201126740 射，與使用具有中央部的光束強度比周邊部還 分布之戴面強度分布的紅外線_雷㈣的情況;^ 可抑制雷射照射區域與非照射區域的邊界部下 =t=r的形狀。藉此，可將氧化鋅系透 明¥電膝適虽地圖案化。又，藉由邊掃描上述 複其照射範圍的一部分，可確伴鄰技，hi+ j υ遌里 期的絕緣電阻。 Β保錢的導電膜圖案間之預 具有上錢面強度分布的紅外線脈衝f射光 =的方法來形成。例如，可❹形成周邊部的 : 中央部還高之光纖。 又比 上述透明基板典型上係由紅外線的透過率高之玻献 ==成。作為紅外線脈衝雷射光，可按照構成透明“ 2材料之鮮紐來触蚊，使料長職_ 過率。麵基板岐_卜線的透 U ’故可自基板側使雷射光人射而進行透明導带 導電=:去==:=可避免心 心:===以：”為 10/、射範_重疊率（重複率）係可適宜狀，例如 圖：門i:0%以下。重疊率低於1〇%時，則難以在鄰接的 電技降低情域中ϊ成導電性的副產物，而圖案間的絕緣 電辑的掃率储由紅外線脈衝雷射光對透明導 、度、该雷射光的脈衝重複頻率等來控制。 述薄膜太陽電池之g造方法亦可更具備：^上述透 7/29 201126740 明導電膜上形成半導體層之步驟，及在上 1 成金屬膜之步驟。如上述，由於可將读播、^r體層上开7 案化，故可製造可靠性高的薄膜太陽電池。電臈適當地圖 上述薄膜太陽電池之製造方法亦可 ^ 液將已圖案化的上述透明導電膜洗淨之步驟。藉:糸= 圖案間的絕緣不良。 絲而可防止鄰接 本發明之-實施形態的薄膜太陽電池之 =在透明基板上所形成的氧化鋅系、透明導電膜^膜= ::::製造裝置’其具備雷射光源、载台'移動機構及 脈衝出射，該红外線 =射71具有周邊部的光束強度比♦央部還高的截面強 上述載台支持上述透明基板。 方向2移動機構係可使上述載台在上述透明基板的面内 腺衝虹料軸私使得上述紅外線 於上述製造裝舰圍之-部分重複。 明基板，日3射且;μ雷射光源係對载置於載台上的透 光，而將透明基板上的f面，強度分布的紅外線脈衝雷射 制移動機構舰。控鮮元係控 對該透明導電膜的^範外線脈衝雷射光 8/29 201126740 斯分布之戴面強度分布的紅外線 射區域的邊界:之膜二在雷射照射區域與非照 藉由邊=可將氧化鋅系透明導電膜適當地圖案化 保鄰接白邊重複其照射範圍的一部分’可確 、圖木間之預期的絕緣電阻。 邊參照11面邊說明本發明的實施形態。 溥膜太陽電池之製造步驟 概略3 步驟的 圖2係各切㈣，物太陽電池之製造方法的步驟流程， '、各乂驟的基板之主要部分戴面圖。 作的= 的透明基板上所製 基板上所形成太陽電池單元具有在 上所形成的半導體層====膜 (第2電極層)之積層構造。透明導膜 係藉由CVD法或·法等的氣相^法層二^膜 成後，為了將元件分㈣独絲料軸。於各層形 層進行雷射_ 1Λ % ’在基板的面上對各 一 次，串如或並聯地連接相鄰的太陽雷、冰口口 凡。然後，經由位於基板的邊 ^ ^也早 組。 的·密封步驟等，而製作薄膜太陽電池模 U及圖2 ’首先在玻璃基板1Q上 膜11(步驟Sin、圖2(A))。 I成透明 >電 所構3 : i姑以明材科 π包含祕玻鳴、白板_、藍板玻璃、, 9/29 201126740 玻璃基板1〇的大小係沒有特別的限定，例如 了為縱__、橫蘭_、厚度4_。 T月導電膜11係使用氧化鋅系材料，不僅Zn〇，而且 有鎵有鋁(A1)的氧化鋅系材料(AZ〇)、於Zn〇中加 ::系材料(⑽)等亦可適用。特別地，az〇 皆高。本實施形態中，透明=在:工外區域的透過率 达明導電胰11係由AZO膜所構成。 ^導電膜U係藉域鍍法，例如以_左右的厚产來 形成，惟當然不限於此。 石W予度來 按照需要，透明導電❹亦可在 =藉此，由於透明導電膜u的表面積增大^ =率或與上層(丰導體層)的密接性。作為上述= 心成方法’=如可採用銨鹽水溶液_刻處理。 其-人’藉由對玻璃基板1G上的透明導電膜η之 區或照射雷射光，而進行將透明導 曰 驟ST2、圖卿。μ導電膜11圖案化之步驟(步 線脈 卩分邊掃描上述紅外 :===明導電膜U上形成第1分離溝…。 =基板10上的各個透明導電膜n，係被分離溝u 7m ^ 1〇 ^ 电膜lUUi It此，可防止透明導電膜η的加 所致的雷射照射部之污染。 （人塵） Μ續，進行用洗淨液來洗淨透明導電膜u的加 之步驟(步驟ST3)。此步驟之目的為去除f射光的照射二 上所生成的透明導電狀導電性分解生錢，作為洗=

S 10/29 201126740 液時，使用酸系水溶液作為洗淨 的生成係不成為“^^^上述分解生成物 圖2(^ ’ 基板1G上形成半導體層12(步驟ST4、 分離=广f」2成膜’而使其被覆透明導電膜η及第】 :::二。本貫施形態中，半導體層以系各自加有氫， :有依順序積層ρ型、i型及η型的非㈣㈣：η)膜之構 广。此寺非㈣層細㈣⑽法來形成。Ρ酵晶石夕層 =膜厚例如為5nm〜2Gnm，i型非晶顿心： !的版厚例如為⑽nm〜_nm，而且"非晶a_Si: Hn)的膜厚例如為數十nm。 繼‘、’ ϋ由對玻璃基板10上的半導體I 12之指定區 ，照射雷射光，而進行將半導體層12 _化的步驟 ST5、圖 2(D))。 本貝鉍形恶中，對半導體層12照射綠色脈衝雷射光， ，重複照射範_—部分邊掃描上述綠色脈衝雷射光，而 半導體層I2中形成第2分離溝Ua。第2分離溝❿例 如是如圖示’與第i分離溝Ua鄰接地形成，惟當然不限 於此。雷射光係與上述同樣地自玻璃基板1Q側照射。 其次，在玻璃基板1〇上形成金屬 2(E)) 〇 女將金屬膜13成膜，而使其被覆半導體層12及第2分 離溝12a。藉此’、經由分離溝12a而電連接透明導電膜η 與金屬膜13。本實施形態巾，金駿丨3係使用比較高反射 11/29 201126740 ;ί的金屬材料，例如鋁或銀等。 別的限定，例如為數百:數二屬助的膜厚係沒有特 接著，藉由對破璃基板1G上的金屬膜 、 照射雷射光’而進行將金屬膜13 '日疋區域 圖2(F))。 间系化之步驟(步驟ST7、 重複對金屬膜13照射綠色脈衝雷射光，邊 重：…、射乾圍的一部分邊掃描上 ， 金屬膜上形成第3分離溝13a。第而在 如圖示，鄕2分離溝12a鄰接地形成，惟當是 =光係與f述同樣地自玻璃基板10側照射:金屬膜 係Μ位於分離溝13a的形成區域中之半導體芦 ： ::藉〜製作在破伽。上串聯連接有;^ 池早兀之太陽電池模組15。 ㈣ [雷射加工裝置之構成] 其次’說明透明導電膜11、半導體層12及金屬膜13 之圖案化中所用的雷射加工裝置(雷射劃線裝置)之構成。該 加工裝置係對應於本實施形態的薄膜太陽電池之製造裝置 的一實施形態。 圖3及圖4係顯示本實施形態的雷射加工裝置2〇之概 略構成的平面圖及正面圖。各圖中，X軸及Υ軸方向係互 相正交的平面方向，Ζ軸方向表示高度方向。

S 雷射加工裝置20具有基台21與用於支持基板s的載 台22。載台22係支持基板s的下面周緣部。於基台21與 載台22之間’為了使載台22沿著圖中X軸方向移動而鋪 設一對導軌23Χ。於載台22的驅動源中使用線性馬達，惟 不限於此’亦可為滾珠螺桿單元等。此等導軌23Χ、驅動 12/29 201126740 化加工的基=。22的移動機構。載台22係支持受到圖案 可為形成有半導有或透二導電膜11的玻璃基板10,也 S係以透明導電_等所^= 13的玻璃基板10。基板 朝向上方，配置在栽 吴、貝1之面相反側的面（背面側） 定位在指定位置的對“爐上載台22亦可具備將基板S 補助基板S對载台2面=持基板s的保持機構、 於基台2!的卜* 乂接之升降針等。 高架24。高架24係斜方 轴方向中設置具有長度方向的 於高架Μ上，設經由—對腳部^而固定。 雷射光源單元26。於μ二22上的基板S照射雷射光的 延伸存在的一對導執單::轴方向中 射光源單元％的驅動J二自在地移動。於雷 可為滾珠螺桿單元等。 =馬達，惟不限於此，亦 射光源單元26的移動機構’。23Y、驅動源等係構成雷 雷射加工裝置2〇目α， 台22對基台2】朝χ轴方向^動28及^ 28係控制载 南架24 |^Υ轴方向及2轴方 “ ^早兀26對 係可依照預定的控制順序，射加工裝置20 加工。 口 -上的基板S施予雷射 雷射光源單元26係可為複數 =令的多雷射光源單元之構成在γ軸 且》3條的紅外線脈衝雷射光源故與 =I各自 光源26g而構成。如圖4 、、”·彔色脈衝雷射 所不，各色的雷射光源係交互地Γ 13/29 201126740 排列。雖然未圖示，但各雷射S源係沿著z軸方向可各自 自在地移動所構成。 圖5係雷射光源26r、26g的概略構成圖。雷射光源26r、 26g具有振盈器3卜光纖32、準直透鏡33、隔離器％、擴 束器35及聚光透鏡36。 振盈器31内所生成的雷射光係在光纖32内傳送，由 光..戴32的射出端往準直透鏡％入射。往準直透鏡μ入射 的雷射光，係在藉由準直透鏡33而成為平行光後，穿透隔 離器^而往擴束器35入射。隔離器34例如係用於防止聚 光透ί兄36或基板s上所反射的雷射光回到光纖32側者。 穿透隔離H 34的雷射光係在經由擴束器' 35織至適當的 光束直徑後，經由聚光透鏡36而聚光於基板s上的加工 象膜。 / 於擴束II 35中使料變倍率式者，調整基板照射位置 的聚光光束之光點直徑d。絲直# d[mm]，當往擴束器 35的入射光束之直锉為d、擴束器35的倍率為m、聚光透 鏡36的焦點距離為f、光的波長為λ、光束品質為μ2 可由下式表示。 d=(M2x44xf)/(7ixmxD)…⑴ 光點直徑d係可按照透明導電膜的構成材料、 圖案寬度、圖案精度等來適宜設定，加工AZ〇料 直徑d係30μιη以上ι〇〇μίη以下。例如，若μ ‘” λ=_—、fM50[mm]、D〇]、㈣’則光點直徑 此處，基板S係如上述地，使其成膜面朝向與 源單元26相反側的下方側，載置於載台22上。因二 14/29 201126740 於來自雷射光的照射區域所發生的灰塵係不會飛散到雷射 光源單元26.側，故雷射光的出射口不會被上述灰塵的附著 所污染。藉此，可增長雷射光源單元26的維護週期，可確 保長期安定的雷射出射功能。再者，為了抑制灰塵對基板s 的再附著，於雷射加工裝置20中，設置將由基板s所發生 的灰塵回收之集塵單元27。集塵單元27的灰塵吸入口，例 如係設於與基板S的下面相對向的載台22之上面。 其次，說明構成雷射光源單元26的紅外線脈衝雷射光 源26r之詳細。 紅外線脈衝雷射光源26r係振盪波長i000nm以上 1500nm以下的近紅外線雷射光，朝向基板s出射。紅外線 脈衝雷射光社要係使料基板s上_成的透明導電膜 1之囷木化振蓋波長係按照構成基板S的玻璃基板 及力二工對f膜的透明導電膜Η之光學特性來適宜設定。於 本貝把开y⑮中，通過玻璃基板1Q對透明導電膜Η ,日g射雷

射光’而加工該透明導電膜1卜因此’雷射光係要求對方I 玻璃基板1G的透過特性高、餅透明導電膜1】的吸 性高之光學特性。 、 圖6係顯示對於可適用於玻璃基板10的玻璃材料所測 定的透過率之波長依賴特性。圖6(A)顯示白板玻璃的透過 率特性’目6(B)顯示鋼触璃的透過率特性。另一方面， 圖7顯不可適轉透明導龍11的AZO膜之透過率及反 射率的波長依賴特性夕. ,^ 7πππλ,7ππ , 险之一例。測定樣品係使用膜厚 7_人(7〇〇麵)、片電阻4·聞的ΑΖ0膜。 細如圖斤不，可知AZ0膜由於在紫外線區域（波長 腿^ )中的透過率及反射率皆低，故若使用紫外線雷 15/29 201126740 射光’則可高效率地加工AZO膜。然而，如圖6(A)、（B) 所示，可知玻璃基板1〇在紫外線區域的光之吸收率係比較 咼’自玻璃基板1 〇側照射雷射光而加工AZO膜(透明導電 膜11)時，有在玻璃基板1〇中引入裂紋等的傷害之虞。另 方面’ AZO膜係如圖7所示，波長15〇〇nm以上的光之 反射率係比較高，以此波長區域的雷射光來有效率地加工 AZ〇膜係非常困難。因此’於本實施形態中，關於AZ〇膜， 使用透過率及反射率皆比較低的波長區域之l〇〇〇nm以上 1500nm以下的雷射光。 其次，說明將AZO膜加工的紅外線雷射光之截面強度 分布(光束輪鄭）。 於一般的雷射加工中’使用具有中央部的光束強度比 周邊部還高的截面強度分布(光束輪廓)之雷射光。作為比較 例，圖8(A)中模式地顯示將Sn〇2膜圖案化時雷射光典型的 截面強度分布（光束輪廓）。圖8(B)係以圖8(A)中所示的光 束輪廓將厚度7〇〇nm的AZ0膜圖案化時之雷射照射區域的 SEM(掃描型電子顯微鏡)照片。圖中右側係雷射照射區域， 左側係非照射區域。雷射照射條件係雷射振盪波長 l〇64nm、雷射照射功率8.37W(9.6J/cm2)、雷射掃描速^ l〇〇〇mm/S、脈衝寬度72ns，加工寬度為58 8_。 當透明導電膜為ΑΖ0等的Ζη0系透明導電材料時，若 在與Sn〇2膜同樣的照射條件下照射雷射光’則無法將透明 導電膜適當地圖案化。如圖8(B)中所示，可瞭解在圖中右 側的雷射照射區域中AZ0膜殘留的樣子。此時，雷射照射 區域係未達成作為分離溝的圖案間之絕緣分離功能。 因此，於本實施形態的形態中，使用具有周^部的光 16/29 201126740 束強度比中央部還高的戴面強度分布（光束輪廓）之紅外線 脈衝雷射光，將AZO膜圖案化。目9(A)中模式地顯示本實 施形態中所用的紅外線脈衝雷射光之戴面強度分布的— 例。圖9⑻係以圖9(A)中所示的光束輪靡將厚度7〇〇_的 AZO膜圖案化時之雷射照射區域的SEM(掃描型電子顯微 !兄)知、片。®中右側係雷射照射區域，左側係非照射區域。 雷射照射條件係雷射振盪波長1064nm、雷射照射功率 8.37W(9.6J/cm ) $射掃描速度⑽〇mm/s、脈衝寬度"ns , 加工寬度為44.6μΓη。 藉由使用具有如圖9(A)所示的戴面強度分布之紅外線 脈衝雷射S ’與制具有如圖8(α)所示的載面強度分布之 紅外線脈衝雷射摘情況比較下，可抑制雷射照射區域與 非照射區域的邊界部之膜殘留。光束周邊部與光束中央部 之強度比係沒有特別的限定，只要周邊部㈣束強度比中 央部的光束強度還高即可。 若依照本實施形態，與比較例（圖8(Β))相比，可較銳利 地形成邊界部的形狀(圖9⑻)。又，雖然為同一雷射照射條 件，但具有圖9(Α)所示的光束輪廓之雷射光者係可窄化加 工寬度。兹認為此等效果係因為周邊部㈣束強度比中^ 部還高，而提高雷射光(光束)的截面外周部之加工效率、 據以上’ ；&依照本實麵態，可將AZQ輯當地圖案化， 同時可高精度地形成微細圖案。 本實施形態的紅外線脈衝雷射光源26r，係 9(A)所不之具有周邊部的光束強度比中央部還高的戴面二 度分布之紅外線脈衝f射光。上述雷射光係由錢 盘 光纖32來生成。作為縫器31，使用纖維脈衝雷射振盈器: 17/29 201126740 此種雷射振盪器具有_ 光源係將激發光朝纖轉。激發 時機來控制雷射光的脈衝寬^由激發光的出射 _子的纖維作為增益媒f，加有稀土 比，寬頻帶的光增幅俜可妒^ 、、，°日日寻的結晶媒質相 射光係具有截面;=同射出的雷 織維長度，而出纖 中’由振烫器31所射出的雷射光係:有 強大峰的LPG1模式與在周邊部有 邛有 合存在的多模，賴32係設定紐纟^、'果式混 ::傳送過程中使LP01模式雷射;適度衰二 輸出所欲之L P11模式的雷射光。 k k擇地 控制部28 空制載台22的移動，以使得上 ，衝雷射光對透明導電膜n的照射範圍之 複1 0/。以下。重㈣低於跳時，在鄰接的圖制 ，緣電阻係變困難。又，若重疊率超過觀，則在昭 :區域中生成導電性的副產物，而圖案間的絕、二 -。上述重#率係可藉纟紅外祕衝雷射㈣透明導電膜 的掃描速度、該雷射光的脈衝重複頻率等來控制。 、 上述重疊率係可以下式表示。 重疊率={(d-v/f)/d} X100[%] ... (2) 此處，d係光點直徑[麵]，V係基板(載台）的移動速度 [mm/s]，f係脈衝重複頻率[Hz]。藉由變更光點直徑廿、載 台22的移動速度v、脈衝重複頻率f，重疊率係可任音地 18/29 201126740 控制。例如，當脈衝重複頻率f為30kHz、光點直徑d為 48pm時，移動速度V係控制在144mm/s以上i〇〇8m^/s以 下的範圍。 圖ίο係顯示使重疊率不同，對厚度7〇〇_的AZ〇膜 照射紅外線脈衝雷射光時的雷射照射區域之各樣品的光學 顯微鏡照片。雷射照射條件係振盪波長1〇64nm、照射功率 8.8W、重複頻率WkHz，重疊率係藉由基板(載台）的移動^ 度來調整。ffi離)所示的樣品A1中移動速度為2.〇m/s(重 疊率_，圖卿)所示的樣品B1 +移動速度為15_(重 疊率35%)。圖10(C)所示的樣品〇中移動速度為心仏(重 疊率57%)，圖1_所示的樣品D1中移動速度為〇 (重 疊率78%) H對於各樣品，測定#射照射區域所分離 的鄰接2個圖案間之直線電阻。樣品八卜以的測定值各 自為5ΜΩ、「01·」'「〇丄.」及_。「〇丄.」係意味超過 測定器的測定極限之電阻值(過載、過負荷）。測定中使 河s十&儀器株式會社製數位絕緣電阻計。 若比較樣品a卜C1，由於樣品ΒΙ及α ^絕緣電随 係比樣品A1高’故可知重疊率愈高則絕_壓愈大。又， =重疊率極度低時(例如低於職)，則有無法破保預期的絕 上)之虞。又，若比較樣品A1與樣品D1，可 舌ί ®率两的樣品D1係絕緣電阻低。兹認為此係因為若 == 也大(例如超過70%)，則在雷射照射區域中Μ 導電性副產物，而使圖__ 射來加工氧化鋅咖時：;; 另一方面，上述副產物係可藉由用驗系水溶液來洗淨 19/29 201126740 已圖案化的AZO膜而去除。圖11(a)係顯示在指定條件下 已圖案化的AZO膜樣品之雷射照射後立即的狀態之 照片，圖11(B)係顯示用鹼系水溶液洗淨該樣品後的狀熊之 SEM照片。雖然在圖11(A)中於雷射照射區域中確認畐 1產 物，存在’但如圖11(B)所示’洗淨後確認f射照射區域係 乾淨化。作為洗淨液’例如可使用氫氡化钟溶液(水溶液）。 其次，說明紅外線脈衝雷射光的照射功率及脈衝寬度。 圖12(A)〜(D)係顯示使照射功率不同，對厚度7〇〇職 的AZO膜照射紅外線脈衝雷射光時的雷射照射區域之各樣 品的SEM照片。雷射照射條件係1〇64nm的振盪波長、 50kHz的重複頻率、iooomm/s的基板(載台）之移動速度、 56%的重疊率、約72ns的脈衝寬度。圖]2(A)所示的樣品 A2中照射功率為3.82W(4.4J/cm2)，圖12(B)所示的樣品 中照射功率為6.10W(7.0J/cm2)。圖12(C)所示的樣品C2中 照射功率為8.37W(9.61J/cm2)，圖12(D)所示的樣品D2中 照射功率為 10.79W(12.4J/cm2)。 樣品A2〜D2皆確認可確保預期的絕緣電阻，惟圖案 邊界部的雜精度低。即，無法制地形成雷射照射區域 與非照射區域的邊界部。茲認邊界部的形狀崩潰係與邊界 部的AZO膜之熔融及由其所致的隆起有關係。於以脈衝寬 度72ns所照射的樣品A2〜D2中，關於比較大照射功率的 樣品D卜上述邊界部的形狀不齊係顯著。樣品A2〜D2的 加工寬度各自係37μιη、42.5μιη、45 6μιη及46 1μιη，確認 照射功率愈大則加工寬度愈廣。 另一方面，圖13(A)〜(D)係在脈衝寬度約32ns的條件 下照射紅外線脈衝雷射光時的各AZO膜樣品之SEM照

S 20/29 201126740 片。振盪波長為l〇64nm，重複頻率為s〇kHz，基板(栽台） 的移動速度為1000mm/s，重疊率為56%。圖13(A)所示的 樣品A3中照射功率為，圖13出)所示的樣 品B3中照射功率為2.5〇w(2 9J/cm2)。圖i3(c)所示的樣= C3中照射功率為3.62W(4是❸，圖13(d)所示的樣品= 中照射功率為4.76W(5.5J/cm2)。 關於樣品A3，由於照射神過低，故無法完全去除雷 區域上的AZ0膜，得不到作為圖案的分離溝所預期 之功此。關於樣品B3、C3及仍’已確認在圖荦間可確保 =:絕緣電阻’而且可以適度的銳利度形成雷射'-射 起。^魄域的邊界部，亦可抑制邊界部的AZ 隆起。樣品A3〜D3的加工寬度 、〜 礼〇μηι 及 43._。 。7.7_、 由圖12及圖13所示的實驗結果可知 照射功率愈大，則愈對AZ〇 二見;愈長、 膜進行溶融、隆起而導致形狀的崩潰變 按照脈衝寬度的大她射功率最佳化，、：：，糟由 預期的絕緣電祖，一邊抑制圖案的形狀^ 邊確保所 射功率_度)，：=: 明。另-方 圖案化為可能，則在雷射特性上二二12及金屬膜13的 源柳所照射的綠色雷射光，二可由雷射光 (刪腦)的第2次高次譜波⑽一 ^^Nd_YAG雷射 廓亦可為如圖8(A)所示的高斯分布=射光的光束輪 J為如圖8(B)所示 21 /29 201126740 的周邊部的光束強度比中央部還高之戴面強度分布。作為 綠色脈衝雷射光的典型照射條件，半導體層12的圖案化步 驟中為0.5〜1.3J/cm2 ’金屬膜13的圖案化步驟中為〇 5〜 1.3J/cm2。 其久，5兒明如以上構成的本貫施形態之雷射加工裝置 20的動作。 、 如圖2(A)所示，作為基板S，將形成有透明導電膜u 的玻璃基板1〇(圖2(A))，使透明導電膜u的成膜面朝下， 而載置於載台22上。控制部28係藉由使雷射光源單元％ 在γ軸方向及z軸方向中移動，而使紅外線脈衝f射光源 26r位於對基板S照射的位置。接著，控制部^係一邊使 載台以指定的等速度朝向X軸方向移動’一邊對基板s由 各紅外線脈衝雷射光源26r來同時照射自红外線^衝雷射 光。载台22的移動速度係藉由控制部28來控制速产，以 使得雷射絲指定㈣㈣進行掃描。麻，對於^月導 電膜11 ’同時形成複數條的第丨分離溝lla(圖2(b))。 於本實施形態中，紅外線脈衝雷射光源26γ係由振 31射出振盈波長1064·、輸出3 6w、重複頻率紙°、 脈衝寬度33ns(奈秒)的隨機偏光之雷射光。雷射光的重 係以如上述的態樣’調整至1〇%以上7〇%以下 。- 控制部28係使載台22在χ轴方向中往復移 f離溝山係在載台22之朝X轴方向的移動中形成。上 部2δ係使雷射光源單元26在 战控制 離，而刪瓣恤_基請下:日/=距 動方向之折返時實行。而且，再藉由與上述

S 22/29 201126740 =透明導辦u上形成新的分離溝na。藉由 〜 =上述動作’在透明導_ u中形成複數條“二 ^依照本實施形態，使用具 央部逛高的戴面強度分布之紅外線脈衝雷射先束^ 度匕令 二:案化。藉此，可抑制雷射照射區域 該邊界可形狀來形成 有所預__電阻之透料度升问’可形成具 ，分離溝lla的形成後，透明導 淨液來洗淨。藉此，去除在分離溝lla的形二 產物：確保分離溝113的絕緣特性』 藉由喷』浸漬基板s的方法’也可採用 及金態的雷射加卫裝置2G亦可祕半導體層12 ====驟中。於半導體層12及金她 述同樣的二使===26"且’藉由與上 置中職數顺離;12a、、13a(: = 右依照本實施形態，於透明導電膜u的

將照射條件(光束輪廊、重疊率、_ΐ 2二〜此里等）最佳化，而可適當地形成分離溝lla，結 雷二安疋^衣以在所預期的鄰接單元間具有所預期的絕緣 沾之太陽電池模組。特別地，由於可抑制在分離溝山 、、緣部之it料鶴麟賴朗隆起，故半導體層U 23/29 201126740 對透明導電膜11的覆蓋性高，可有效地阻止透明導電月一 與金屬膜13之間的電性短路。 、11 又右依,日、?、上述雷射加工裝置2〇，由於分離溝u 12a及13a的形成係可能，故以i台的裝置可適用於全a、 雷射劃線步驟巾。又，能光源單元％係分财有複數= 紅外線脈衝雷射光源26r及綠色脈衝雷縣源％，故山 同時使用此等複數的雷射光源，可謀求圖案化步驟: 化’更可謀求生產性的提高。 ^早 以上，說明本發明的實施形態，當然本發明不限a、 此，以本發明的技術思想為基礎，各種的變形係可能。又於 例如’於以上的實施形態中，雖然使用本發明相 雷射加工裝置20於分離溝lla、12a及⑶的形成步驟;的 但於去除基板周緣部上所形成的由翻導電膜、 ’ 及金屬膜所成的積層膜之邊緣刪除步驟中，亦可適用^ 又，於以上的實施形態中，在例子中 11的構成材為AZO膜的情況來說明，惟不限於此電膜 GZO、腿(銦·鎵.鋅氧化物)等的其它氧化辞系材料所= 的透明導電膜，本發明亦可適用。 厅構成 【圖式簡單說明】 圖1係說明本發明之一實施 造方法的步驟流程。 太％電池之製 圖2係說明上述薄膜太陽電池之製造步驟的各牛驟 主要部分截面圖。 q谷步驟之 圖3係顯不本發明的—實施形態 造裝置的概略構成之平面圖。 、電池之製

24/29 S 201126740 圖4係顯示上述製造裝置的概略構成之正面圖。 之 圖5係上述製造裝置所具備的紅外線脈衝: 概略構成圖。 原、 圖ό係顯示作為構成上述薄膜太陽電池的透明基 用的玻璃材料之光學特性的-例之圖，（Α)顯示白板ς =所 透過率特性，（Β)顯示鈉鈣玻璃的透過率特性。 禺的 圖7係顯示作為構成上述薄膜太陽電池的透明 “ 所用的ΑΖΟ膜之光學特性的一例之圖。 兒膜 圖8 (A)係模式地顯示比較例的紅外線脈衝雷射光 面強度分布的圖，⑻係制具有_面強度分布的: 所加工的AZ〇膜之SEM照片。 、先 圖9的(A)係模式地顯示本發日實施形態 紅外線脈衝雷射光之截面強度分布的圖，⑼係使用具有該 截面強度分布的雷射細加卫的AZO膜之SEM照片。 θ係使用具有圖9(α)巾所示的戴面強度分布之 線脈衝雷射光所加工的 、、卜 力ΑΖΟ膜之各木κ σσ的光學顯微鏡照 η 0 …、 圖11的⑷係顯示使用紅外線脈衝雷射光加工ΑΖΟ膜 時1發生的導電性副產物之—例的SEM照片，⑻係顯示使 用驗洗夺液來洗淨後的樣子之SEM照片。 * J 5係使用具有圖9(Α)中所示的截面強度分布之脈衝 見又、nS的、心卜線脈衝雷射光所加工的AZQ膜之各樣 品的SEM照片。 m _圖係使用具有圖9(a)中所示的截面強度分布之脈種^ 見度、力32仍的紅外線脈衝雷射光所加工的AZO膜之各樣 品的SEM照片。 25/29 201126740 【主要元件符號說明】 S 基板 10 玻璃基板 11 透明導電膜 11a 第1分離溝 12 半導體層 12a 第2分離溝 13 金屬膜 13a 第3分離溝 15 太陽電池模組 20 雷射加工裝置 21 基台 22 載台 23X、23Y 導轨 24 高架 25 腳部 26 雷射光源單元 26r 紅外線脈衝雷射光源 26g 綠色脈衝雷射光源 27 集塵單元 28 控制部 31 振盪器 32 光纖 33 準直透鏡 34 隔離器 35 擴束器

S 26/29 201126740 36 聚光透鏡

Claims (1)

1. 201126740 七1. 2. 3. 4. 5. 、申請專利範圍： 一種薄膜太陽電池之製造方法，其係. 形成具有周邊部的光束強度比中、二· 布之紅外線脈衝雷射光， 、。丨逛内的截面強度分 對於透板上朗 外線脈衝雷射光，邊重複照電’照射該紅 線脈衝雷射光，而將該透明導分邊掃描該紅外 如申請專利範圍第巧之薄膜：二 範圍第2項之薄膜太陽電池之製造方法，其中 *，_3=====氧_ 材料。 ^έτ, 、心/寻膘太％電池之製造方法，其中 =外線脈衝雷射光具有咖nm以上15⑽娜以下的波 ;申；:利範圍第1項之薄膜太陽電池之製造方法，其中 進1將已圖案化的魏料電膜洗淨。 置，其具備¥糸透月¥電膜之薄膜太陽電池之製造裝 ^工外線脈衝雷射光出射的雷射光源’該紅外線脈衝雷 布、有周邊部的光束強纽中央賴高誠面強度分 支持該透明基板的載台， 構::吏°亥載台在該透明基板之面内方向移動的移動機 S 28/29 201126740 控制單元，係控制該移動機構以使得該紅外線脈衝雷射 光對該透明導電膜的照射範圍之一部分重複。 7.如申請專利範圍第6項之薄膜太陽電池之製造裝置，其中 該雷射光源含有光纖，此光纖係形成具有該截面強度分布 的雷射光。 29/29