WO2009123040A1 - 太陽電池の製造方法，太陽電池の製造装置，及び太陽電池 - Google Patents

太陽電池の製造方法，太陽電池の製造装置，及び太陽電池 Download PDF

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和弘 山室
佐藤　誠一
充 矢作
湯山　純平
中村　久三
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    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • Amorphous silicon solar cells use a semiconductor film having a layer structure called a pin junction in which an amorphous silicon film (i-type) that generates electrons and holes when receiving light is sandwiched between p-type and n-type silicon films. . Electrodes are formed on both sides of the semiconductor film. Electrons and holes generated by sunlight move actively due to the potential difference between the p-type and n-type semiconductors, and this is continuously repeated, causing a potential difference between the electrodes on both sides.
  • i-type amorphous silicon film
  • a transparent electrode such as TCO (Transparent Conductive Oxide) is formed on a glass substrate as a lower electrode, and a semiconductor film made of amorphous silicon, an upper electrode, A structure in which an Ag thin film or the like is formed is employed.
  • TCO Transparent Conductive Oxide
  • an amorphous silicon solar cell including a photoelectric conversion body composed of such upper and lower electrodes and a semiconductor film there is a problem that a potential difference is small and a resistance value is large only by depositing each layer uniformly over a wide area on a substrate. .
  • an amorphous silicon solar cell is configured by forming partition elements in which photoelectric converters are electrically partitioned for each predetermined size and electrically connecting partition elements adjacent to each other.
  • a groove called a scribe line (scribe line) is formed on a photoelectric conversion body uniformly formed in a large area on a substrate using a laser beam or the like to obtain a large number of strip-shaped partition elements.
  • a structure in which the partition elements are electrically connected in series is employed.
  • an amorphous silicon solar cell having such a structure it is known that some structural defects occur in the manufacturing stage. For example, when an amorphous silicon film is formed, particles may be mixed or pinholes may be generated, so that the upper electrode and the lower electrode may be locally short-circuited.
  • the metal film constituting the upper electrode melts along the scribe line to reach the lower electrode, There may be a local short circuit with the lower electrode.
  • Patent Documents 1 and 2 a bias voltage is applied to the entire partition elements divided by a scribe line, and a Joule heat generated at a short-circuited portion is detected by an infrared sensor, whereby a partition element having a structural defect exists.
  • a method of identifying is disclosed. Further, there is a structural defect by enlarging and observing the surface of all partition elements with a CCD camera or the like, or by irradiating light and measuring and comparing FF (fill factor) for each partition element.
  • FF fill factor
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and accurately identifies the location of occurrence of a structural defect in a short time without damaging the photoelectric conversion body of the solar cell, and reliably identifies the identified structural defect. Another object is to provide a solar cell manufacturing method and a solar cell manufacturing apparatus that can be removed and repaired.
  • the part where the structural defect exists in the first partition element is limited (defect part specifying step), and the first partition element including the part where the structural defect exists and the first partition element
  • the first partition element and the second partition element are irradiated with a laser beam so as to cross a boundary portion between adjacent second partition elements, and the structural defects are removed or separated (repair process).
  • this invention provides the manufacturing apparatus of the following solar cells. That is, the solar cell manufacturing apparatus according to the second aspect of the present invention is configured such that, in the photoelectric conversion body, the regions adjacent to each other are limited in order to limit the site where the structural defect exists in the first partition element having the structural defect.
  • a resistance measuring unit that measures resistance values at a plurality of locations between the partition elements, and between the first partition element including a portion where the structural defect exists and a second partition element adjacent to the first partition element.
  • a repairing unit that irradiates the first partitioning element and the second partitioning element with a laser beam so as to cross the boundary, and removes or separates the structural defect.
  • structural defects A ⁇ b> 1 caused by impurities (contamination) mixed into the semiconductor layer 14 and fine pinholes are generated in the semiconductor layer 14. Problems such as structural defect A2 may occur. Such structural defects A1 and A2 locally short-circuit (leak) between the first electrode layer 13 and the second electrode layer 15 to reduce power generation efficiency.
  • a laser beam or the like is irradiated toward the photoelectric converter 12 to form a scribe line (scribe line) 19 and divided into a large number of strip-shaped partition elements 21, 21. : P2).
  • FF fill factor
  • the solar cell in which the partition element in which the structural defect exists is found through the defect partition specifying process as described above is sent to the defect site specifying process described below.
  • a solar cell in which a partition element having a structural defect cannot be found is commercialized as a non-defective product through a protective layer formation step P6 and the like.
  • the defect location specifying process specifies the position of the defect by changing the measurement interval of the resistance value in two stages, but further changes the measurement interval in three or more stages so that the defect is detected in the partition element.
  • the existing position may be specified more accurately.
  • a bias current (voltage) is intermittently applied only to the probe X1 intermittently at a predetermined wide measurement interval T1, and the approximate position of the structural defect R is specified.
  • the bias current is applied to the probe X2 in the section in which the structural defect R is considered to exist, that is, the section having the lowest resistance value between the probes to which the bias current (voltage) is applied. (Voltage) is applied.
  • the position of the structural defect R in the partition element is specified more accurately.
  • the probe unit U in which the probes are densely arranged at the interval T2 along the longitudinal direction L of the partitioning element 21s the probe to which the bias current (voltage) is applied is appropriately changed to thereby change the probe.
  • the position of the structural defect R can be quickly detected simply by selecting a probe that supplies a bias current without moving the needle in the longitudinal direction L.
  • the structural defect R of the solar cell is repaired (repair process: P5).
  • the structural defect R is caused in the vicinity of the scribe line 19 between the adjacent partition elements 21 due to the shift of the laser irradiation position. .
  • a solar cell including a partition element having a structural defect is selected in a defect partition specifying step. Then, only the sorted solar cells having defects are sent to the defect site identification process. In the defect site identification step, the site where the defect is present is accurately identified, so that it is possible to efficiently manufacture a solar cell free of structural defects.
  • the position where the defect exists in the partition element can be accurately identified in the defect site identification process, it is possible to remove only the minimum region including the defect in the repair process. Therefore, the defective portion can be repaired without greatly degrading the characteristics as a solar cell and without damaging the appearance.
  • the first partition element 21s and the first partition element 21s and the second partition element 21 so as to cross the scribe line 19 between the first partition element 21s including the portion where the structural defect exists and the second partition element 21 adjacent to the first partition element 21s.

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Abstract

　この太陽電池の製造方法は、複数の区画素子（２１，２１ｓ）を含み、互いに隣接する前記区画素子（２１，２１ｓ）どうしが電気的に接続された光電変換体（１２）を形成し、前記光電変換体（１２）のうち、構造欠陥（Ｒ，Ａ１，Ａ２，Ａ３）を有する第１区画素子（２１ｓ）を特定し、互いに隣接する前記区画素子（２１，２１ｓ）どうしの間で複数個所の抵抗値を測定して得られる抵抗値の分布に基づき、欠陥部位を特定することにより、前記第１区画素子（２１ｓ）内で構造欠陥（Ｒ，Ａ１，Ａ２，Ａ３）が存在する部位を限定し、前記構造欠陥（Ｒ，Ａ１，Ａ２，Ａ３）が存在する部位を含む前記第１区画素子（２１ｓ）と、前記第１区画素子（２１ｓ）に隣接する第２区画素子（２１）との間の境界部（１９）を横断するように、前記第１区画素子（２１ｓ）及び前記第２区画素子（２１）にレーザー光線を照射し、前記構造欠陥（Ｒ，Ａ１，Ａ２，Ａ３）を除去もしくは分離する。

Description

太陽電池の製造方法，太陽電池の製造装置，及び太陽電池
　本発明は、太陽電池，太陽電池の製造方法，及び太陽電池の製造装置に関し、詳しくは、構造欠陥が最小限の範囲で修復された太陽電池，低コストで構造欠陥を検出し、修復すること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３月３１日に出願された特願２００８－０９０５７０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型および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。
　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。また、基板上に光電変換体を形成した後に、スクライブ線によって多数の区画素子に分割する際に、このスクライブ線に沿って上部電極を成す金属膜が溶融して下部電極に達し、上部電極と下部電極とが局所的に短絡することもある。
　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、構造欠陥が生じている箇所を除去することにより、不具合を修復している。
　例えば、特許文献１、２には、スクライブ線で分割されたそれぞれの区画素子全体にバイアス電圧を印加し、短絡箇所で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区画素子を特定する方法が開示されている。　また、全ての区画素子の表面をＣＣＤカメラ等で拡大観察する方法、或いは光を照射して区画素子ごとのＦＦ（fill factor：曲線因子）を測定して比較することにより、構造欠陥が存在する区画素子を特定する方法も知られている。
特開平９－２６６３２２号公報 特開２００２－２０３９７８号公報
　しかしながら、上述したような区画素子全体にバイアス電圧を印加して欠陥を検出する方法では、区画素子内の大よその欠陥位置の特定はできるが、細かい位置を特定することが困難であり、また赤外線センサのスキャニングも必要であるなど、検出精度や検出のための装置コストが大きいという問題があった。
　また、欠陥箇所が発熱する程度にバイアス電圧を印加するため、半導体膜にダメージを与える虞もあった。
　ＣＣＤカメラ等で拡大観察して欠陥を検出する方法では、カメラを太陽電池の全域に渡って走査させる必要があり、特に太陽電池が大面積である場合、構造欠陥の検出に手間と時間がかかるという課題があった。また、表層に現れない欠陥は検出されない虞もあった。
　光を照射して区画素子ごとのＦＦを測定する方法では、欠陥が存在する区画素子自体は検出できるが、区画素子内のどこに欠陥が存在するかを特定することは困難であった。
　そして、これら上述した欠陥検出方法では、大よその欠陥位置しか特定できないために、レーザー光などで欠陥箇所を修復する際に、広範囲に半導体膜を除去することとなり、太陽電池としての特性だけでなく外観上も好ましくないという問題があった。
　また、大よその欠陥位置しか特定しないで、バイアス電圧を印加して欠陥を除去する場合、バイアス電圧を高くする必要があった。しかし、必要以上に高いバイアス電圧を印加すると、欠陥が生じていない正常な部分にダメージを与えるという問題があった。
　本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、太陽電池の光電変換体に大きなダメージを与えることなく、短時間で構造欠陥の発生箇所を正確に特定し、特定した構造欠陥を確実に除去、修復が可能な太陽電池の製造方法およ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、本発明は次のような太陽電池の製造方法を提供する。即ち、本発明の第１態様の太陽電池の製造方法は、複数の区画素子を含み、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、前記光電変換体のうち、構造欠陥を有する第１区画素子を特定（欠陥区画特定工程）し、互いに隣接する前記区画素子どうしの間で複数個所の抵抗値を測定して得られる抵抗値の分布に基づき、欠陥部位を特定することにより、前記第１区画素子内で構造欠陥が存在する部位を限定（欠陥部位特定工程）し、前記構造欠陥が存在する部位を含む前記第１区画素子と、前記第１区画素子に隣接する第２区画素子との間の境界部を横断するように、前記第１区画素子及び前記第２区画素子にレーザー光線を照射し、前記構造欠陥を除去もしくは分離する（修復工程）。
　本発明の第１態様の太陽電池の製造方法においては、前記構造欠陥が存在する部位を限定する際（欠陥部位特定工程）に、抵抗値の測定密度を少なくとも２段階以上変えて測定することが好ましい。また、抵抗値の測定には４探針式の抵抗測定装置が用いられることが好ましい。
　また、本発明は次のような太陽電池の製造装置を提供する。
　即ち、本発明の第２態様の太陽電池の製造装置は、前記光電変換体のうち、構造欠陥を有する第１区画素子内で前記構造欠陥が存在する部位を限定するために、互いに隣接する前記区画素子どうしの間で複数個所の抵抗値を測定する抵抗測定部と、前記構造欠陥が存在する部位を含む前記第１区画素子と前記第１区画素子に隣接する第２区画素子との間の境界部を横断するように前記第１区画素子及び前記第２区画素子にレーザー光線を照射し、前記構造欠陥を除去もしくは分離する修復部と、を含む。
　また、本発明は次のような太陽電池を提供する。
　即ち、本発明の第３態様の太陽電池は、複数の区画素子を含む光電変換体と、前記光電変換体の一部を除去もしくは分離することによって形成され、互いに隣接する前記区画素子の間の境界部を横断している横断部と、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、最初に欠陥区画特定工程において、構造欠陥を有する区画素子（第１区画素子）を含む太陽電池を選別している。そして、選別された、欠陥を有する太陽電池だけを欠陥部位特定工程に送っている。欠陥部位特定工程においては、欠陥の存在部位が正確に特定される。これによって、構造欠陥の無い太陽電池を効率的に製造することが可能になる。
　しかも、欠陥部位特定工程においては、第１区画素子内における欠陥の存在位置を正確に特定できるので、修復工程で欠陥を含む最小限の領域だけを除去することができる。従って、太陽電池としての特性を大きく低下させず、かつ外観も損なうことなく欠陥箇所の修復することができる。
　そして、修復工程においては、前記構造欠陥が存在する部位を含む前記第１区画素子と、前記第１区画素子に隣接する第２区画素子との間の境界部を横断するように、前記第１区画素子及び前記第２区画素子にレーザー光線を照射し、前記構造欠陥を除去もしくは分離している。これにより、例えば、スクライブ線（境界部）付近に構造欠陥が存在していたとしても、極めて限定的な幅を有する光電変換体の一部のみを除去し、光電変換効率に殆ど影響を与えずに、構造欠陥を修復することが可能になる。
　また、本発明の第２態様の太陽電池の製造装置によれば、構造欠陥の位置を特定するために、区画素子どうしの間で複数個所の抵抗値を測定する抵抗測定部を備えていので、区画素子内において欠陥が存在する位置を正確に特定できる。更に、修復工程で欠陥を含む最小限の領域だけを除去することが可能となり、太陽電池としての特性を大きく低下させず、かつ外観も損なうことなく欠陥箇所を修復することができる。
アモルファスシリコン型太陽電池の要部の一例を示す拡大斜視図である。 アモルファスシリコン型太陽電池の一例を示す断面図である。 本発明の太陽電池の製造方法を示すフローチャートである。 構造欠陥の存在例と欠陥修復後の様子を示す断面図である。 欠陥区画特定工程の様子を示す説明図である。 欠陥区画特定工程での抵抗値の測定例を示す図である。 欠陥部位特定工程の様子を示す説明図である。 欠陥部位特定工程での抵抗値の測定例を示す図である。 修復工程の一例を示す説明図である。 欠陥部位特定工程の一例を示す説明図である。
符号の説明
　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
　２５　レーザー装置
　以下、本発明に係る太陽電池の製造方法、およびこれに用いられる本発明の太陽電池の製造装置について、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り、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。
　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２（ａ）は、図１の太陽電池の層構成を示す断面図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）の符号Ｂで示された部分が拡大された断面拡大図である。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、ガラスや透明樹脂など、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ればよい。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ればよい。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ればよい。
　半導体層１４は、例えば、図２（ｂ）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，境界部）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、レーザー光線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。
　このような構成を有する太陽電池１０においては、スクライブ線１９を形成する際に、レーザーが照射される位置がずれてしまうなどによって第二電極層１５を構成する金属が溶融し、スクライブ線１９の溝内に流下することによって構造欠陥Ａ３などの不具合が発生する場合がある（図４の符号Ａ３を参照）。こうした、隣接する区画素子２１，２１どうしの間のスクライブ線１９付近に発生した欠陥は、スクライブ線１９を跨いで隣接する区画素子２１，２１の光電変換体１２の一部をレーザー光線で局所的に除去される。これによって、互いに隣接する区画素子２１，２１に跨る修復部位Ｃ（横断部）が形成される。この修復部位Ｃは、光電変換体１２の一部を除去することによって形成され、互いに隣接する区画素子２１，２１の間のクライブ線１９を横断している。なお、こうした構造欠陥の修復工程は後ほど述べる。
　なお、こうした光電変換体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第１実施形態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、特に構造欠陥の検出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が積層された構造であればよい。
　こうした光電変換体１２の形成工程の中で、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。こうした構造欠陥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、短冊状の多数の区画素子２１，２１…に分割する（区画素子の形成工程：Ｐ２）。
　こうしたスクライブ線１９の形成工程の中で、図４に示すように、レーザーが照射される位置がずれてしまうなどによって第二電極層１５を構成する金属が溶融してスクライブ線１９の溝内に流下し、これに起因して構造欠陥Ａ３などの不具合が発生する場合がある。こうした構造欠陥Ａ３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。
　以上の工程で形成された太陽電池１０においては、上述したＡ１～Ａ３に代表される構造欠陥が存在する区画素子２１，２１…が特定される（欠陥区画特定工程：Ｐ３）。この欠陥区画特定工程において、構造欠陥が存在する区画素子２１，２１…を特定する具体的な方法としては、例えば、抵抗値の測定、ＦＦ（fill factor：曲線因子）の測定などが挙げられる。
　抵抗値の測定によって構造欠陥が存在する区画素子２１を特定する場合、図５に示すように、短冊状の区画素子２１の長手方向Ｌに沿っていくつかの測定点を設定し、互いに隣接する区画素子２１，２１どうしの間で抵抗値を測定し、この測定値の分布から構造欠陥が存在する区画素子２１ｓ（欠陥区画素子，第１区画素子）を特定することができる。
　例えば、１２０個の区画素子からなる太陽電池において、互いに隣接する区画素子どうしの抵抗値を測定した一例を図６に示す。この図６に示す測定結果によれば、３５番目の区画素子と３６番目の区画素子との抵抗値を比較すると、明らかに３５番目の区画素子の抵抗値が低下している。即ち、３５番目の区画素子には、短絡の原因となる構造欠陥が存在することが予測される。同様に、１０９番目の区画素子にも構造欠陥が存在すること予測される。
　このような欠陥区画特定工程において、抵抗値の測定によって構造欠陥が存在する区画素子を特定する場合、測定方法として幾つかの方法が挙げられる。例えば、区画素子２１の長手方向Ｌに沿って多数の探針が所定の間隔で配列された測定装置を用いて、区画素子どうしの抵抗値を一回の探針の上下動で完了させる方法や、あるいは、探針を区画素子２１の長手方向Ｌに沿って走査させ、所定の測定点で探針の上下動を繰り返して測定する方法などであればよい。
　このような欠陥区画特定工程における抵抗値の測定においては、所定値のバイアス電圧を印加する方法と、電流値の測定とを兼ねた１組２本の探針で行う２探針式による方法、または、所定値のバイアス電流の印加に用いる探針と電圧値の測定に用いる探針とを異ならせて行う２組４本の探針からなる４探針式による方法のいずれを用いても良い。これら電圧値と電流値から抵抗値を算出する。
　なお、こうした欠陥区画特定工程においては、抵抗値の測定による方法以外にも、例えば、所定の光量の照明光を太陽電池に照射して、それぞれの区画素子ごとにＦＦ（fill factor：曲線因子）の測定を行い、互いに隣接する区画素子どうしのＦＦの値を比較する方法であっても良い。この場合、特に、ＦＦの値が低く落ち込んでいる区画素子が構造欠陥の存在する区画素子であると特定される。
　以上のような欠陥区画特定工程を経て、構造欠陥が存在する区画素子が発見された太陽電池は、次に説明する欠陥部位特定工程に送られる。一方、構造欠陥が存在する区画素子が見つからない太陽電池は、そのまま良品として保護層の形成工程Ｐ６などを経て製品化される。
　上述した欠陥区画特定工程で構造欠陥が存在する区画素子が発見された太陽電池は、更に、区画素子内で構造欠陥が存在する部位を限定する工程（欠陥部位特定工程：Ｐ４）に送られる。この欠陥部位特定工程においては、前工程の欠陥区画特定工程において構造欠陥が存在すると見なされた区画素子に限って、区画素子の長手方向Ｌに沿って、隣接する区画素子２１との間の抵抗値を測定する。この時の長手方向Ｌにおける抵抗値の測定間隔（測定密度）を前工程の欠陥区画特定工程における抵抗値の測定間隔よりも細かくして、抵抗値の測定を行う。
　例えば、図７（ａ）に示すように、構造欠陥Ｒが存在すると見なされた区画素子２１ｓの長手方向Ｌの全域で、所定の測定間隔Ｔ１（測定密度）ごとに、隣接する区画素子２１との間で抵抗値の測定を行う。この抵抗値の測定によって、区画素子２１ｓの長手方向Ｌにおいて構造欠陥Ｒの大よその位置を特定する。測定間隔Ｔ１は、例えば２０ｍｍ程度であればよい。
　例えば、長手方向Ｌの長さが１４００ｍｍの短冊状の区画素子（欠陥が１箇所存在する）において、隣接する区画素子との間の抵抗値を測定した一例を図８に示す。この図８に示す測定結果によれば、区画端子の一方の端部からの距離が２５０ｍｍ付近に向かって抵抗値が低下している。短絡を引き起こす構造欠陥が存在する場合、このように、欠陥の存在位置に近づく程、抵抗値が漸減していく傾向が観察される。従って、抵抗値を区画素子２１ｓの長手方向Ｌに所定の間隔で測定していき、その抵抗値の変化を観察すれば、区画素子２１ｓ内で構造欠陥がどの位置に存在するのかを限定することができる。
　以上のように、区画素子２１ｓの長手方向Ｌにおいて構造欠陥Ｒの大よその位置を特定した後、構造欠陥Ｒが存在する位置を更に正確に特定することが好ましい。即ち、上述したように区画素子２１ｓの長手方向Ｌにおいて構造欠陥Ｒの大よその位置を特定した後、この位置の前後１００ｍｍ程度の間を、前述した測定間隔Ｔ１よりもさらに細かい測定間隔Ｔ２で、隣接する区画素子との間の抵抗値を測定するのが好ましい（図７（ｂ）参照）。測定間隔Ｔ２は、例えば２ｍｍ程度に設定され、上述した大よその欠陥位置を特定する工程よりも１０倍程度細かい精度で、構造欠陥Ｒが存在する位置が正確に特定される。
　このような欠陥部位特定工程における抵抗値の測定においては、所定値のバイアス電圧を印加する方法と、電流値の測定とを兼ねた１組２本の探針で行う２探針式による方法、または、所定値のバイアス電流の印加に用いる探針と電圧値の測定に用いる探針とを異ならせて行う２組４本の探針からなる４探針式による方法のいずれを用いても良い。これら電圧値と電流値から抵抗値を算出する。
　なお、こうした本実施形態における欠陥部位特定工程は、抵抗値の測定間隔を２段階に変化させて欠陥の位置を特定したが、更に３段階以上に測定間隔を変えて、区画素子内で欠陥が存在する位置をより正確に特定しても良い。
　一方、上述した欠陥部位特定工程（Ｐ４）において、図１０（ａ）に示すような、区画素子２１ｓの長手方向Ｌに沿って間隔Ｔ２で探針が多数形成された探針ユニットＵを用いてもよい。まず、最初に所定の広い測定間隔Ｔ１ごとに間欠的に探針Ｘ１だけにバイアス電流（電圧）を印加し、構造欠陥Ｒの大よその位置を特定する。
　次に、図１０（ｂ）に示すように、構造欠陥Ｒが存在すると見なされた区間、即ちバイアス電流（電圧）を与えた探針間で最も抵抗値が低い区間の探針Ｘ２にバイアス電流（電圧）を印加する。この時、最初の広い測定間隔Ｔ１よりも狭い、探針の形成間隔であるＴ２で測定が行われるので、より正確に区画素子内での構造欠陥Ｒの位置が特定される。
　このように、区画素子２１ｓの長手方向Ｌに沿って探針を間隔Ｔ２で密に配列した探針ユニットＵを用いて、バイアス電流（電圧）を印加させる探針を適宜変更することによって、探針を長手方向Ｌに移動させず、バイアス電流を供給する探針を選択するだけで構造欠陥Ｒの位置を迅速に検出できる。
　また、他の検出方法として、測定中に測定する端子の間隔を変更する方法を採用してもよい。例えば、図１０（ａ）及び（ｂ）に示す装置を使用する場合、最初は端子の間隔を比較的大きく設定して抵抗値を測定し、閾値より低い抵抗値を検出した場合に、もしくは一定の割合より抵抗値が下がった場合に、端子の間隔を狭めて端子毎に測定する。端子毎の測定において、抵抗値が閾値より高くなった場合、もしくは正常値に戻った場合に、もとの間隔に戻して測定を行う。
　さらに、他の検出方法として、複数の閾値を決め、閾値毎に端子の測定間隔を変更する方法を採用してもよい。例えば、抵抗値の閾値Ａ、Ｂ、Ｃ（Ａ＞Ｂ＞Ｃ）を決めておく。抵抗値が閾値Ａ以上の場合は１０端子間隔を空けて測定し、閾値Ａ以下となったら５端子空けて測定し、閾値Ｂ以下となったら２端子空けて測定し、閾値Ｃ以下となったら各端子で測定する。抵抗値が大きくなる場合には、逆に閾値を越える毎に測定間隔を広げて測定する。欠陥がある場合、抵抗値は徐々に変化するので（図８参照）、このように閾値毎に測定間隔を変更することで、迅速かつ正確に欠陥位置を検出することができる。
　また、これらの検出方法においては、図１０のように多数の端子を並べて、測定に使用する端子の間隔を変化させる装置を用いる場合について説明した。端子を動かしながら測定する場合には、閾値毎に測定間隔もしくは移動速度を変更する方法でも実現可能である。
　区画素子２１ｓの長手方向Ｌにおいて構造欠陥Ｒの位置が正確に特定されたら、次に太陽電池の構造欠陥Ｒを修復する（修復工程：Ｐ５）。この実施形態では、例えば、区画素子２１ｓにおいて、隣接する区画素子２１との間のスクライブ線１９付近に、レーザーが照射される位置がずれてしまうことに起因して構造欠陥Ｒが生じると想定する。修復工程においては、互いに隣接する区画素子２１の間のスクライブ線１９付近に存在する構造欠陥Ｒを除去（修復）するために、この構造欠陥Ｒが存在する部位を含む区画素子（第１区画素子）２１ｓとこの区画素子２１ｓに隣接する区画素子２１（第２区画素子）との間のスクライブ線１９を横断するように、区画素子２１ｓ及び区画素子２１にレーザー光線Ｑを照射する（図９（ａ）参照）。
　このように、スクライブ線１９を横断するように構造欠陥Ｒが存在する部位を含む区画素子２１ｓとこの区画素子２１ｓに隣接する区画素子２１とにレーザー光線Ｑを照射することによって、スクライブ線１９付近に形成され、かつ、限定的な小さい幅を有する構造欠陥Ｒが存在する部分において、半導体層や電極などの光電変換体が蒸発し、取り除かれる（図９（ｂ）参照）。これにより、互いに隣接する区画素子２１ｓ，２１に跨る修復部位Ｃが形成される。欠陥部位特定工程において区画素子内にて欠陥が存在する位置が正確に特定されているため、修復工程においてはスクライブ線１９付近に形成された構造欠陥Ｒを含む最小限の修復部位Ｃだけを除去することができる。
　なお、この修復工程Ｐ５においては、スクライブ線１９付近に形成された構造欠陥（図４の符号Ａ３を参照）以外にも、光電変換体の形成途上コンタミネーションが混入することによって生じた構造欠陥（図４の符号Ａ１を参照）や、半導体層に微細なピンホールが生じた構造欠陥（図４の符号Ａ２を参照）なども、レーザー光線の照射によって除去（修復）され、局部的な短絡（リーク）による不具合の発生が防止される。
　また、修復工程においては、図９（ｃ）に示すように、構造欠陥Ｒが存在する部位を取り囲むように、かつ、スクライブ線１９を横断するように区画素子２１ｓとこの区画素子２１ｓに隣接する区画素子２１とにレーザー光線Ｑを照射してもよい。この場合、スクライブ線１９付近に形成された構造欠陥Ｒが存在する部分を取り囲むように半導体層や電極などの光電変換体が蒸発し、取り除かれる。これによって形成される枠状の修復部位Ｄ（横断部）により、構造欠陥Ｒ自体が周辺領域から電気的に分離される。即ち、構造欠陥Ｒを直接取り除かなくても構造欠陥Ｒによるリークなどの障害の影響を排除することができる。修復部位Ｄは、光電変換体１２の一部を分離することによって形成され、互いに隣接する区画素子２１，２１の間のクライブ線１９を横断している。
　以上のように、欠陥区画特定工程（Ｐ３），欠陥部位特定工程（Ｐ４），及び修復工程（Ｐ５）を経て、太陽電池における区画素子に存在する構造欠陥が特定され、除去または分離されている。構造欠陥が除去または分離された太陽電池は、保護層の形成工程（Ｐ６）に送られ、後工程の処理が行われる。
　このような本発明の太陽電池の製造方法によれば、最初に欠陥区画特定工程において、構造欠陥を有する区画素子を含む太陽電池を選別している。そして、選別された、欠陥を有する太陽電池だけを欠陥部位特定工程に送っている。欠陥部位特定工程においては、欠陥の存在部位が正確に特定されるので、構造欠陥の無い太陽電池を効率的に製造することが可能になる。
　しかも、欠陥部位特定工程において、区画素子内にて欠陥が存在する位置を正確に特定できるので、修復工程において欠陥を含む最小限の領域だけを除去することが可能である。従って、太陽電池としての特性を大きく低下させず、かつ外観も損なうことなく欠陥箇所の修復することができる。
　そして、構造欠陥が存在する部位を含む第１区画素子２１ｓとこの第１区画素子２１ｓに隣接する第２区画素子２１との間のスクライブ線１９を横断するように、第１区画素子２１ｓ及び第２区画素子２１にレーザー光線Ｑを照射することによって、例えば、スクライブ線付近に構造欠陥が存在していたとしても、極めて限定的な幅を有する光電変換体の一部のみを除去し、光電変換効率に殆ど影響を与えずに、構造欠陥を修復することが可能になる。
　本発明の太陽電池の製造装置としては、図７（ａ）及び（ｂ）に示す欠陥部位特定工程において、構造欠陥Ｅの位置を特定するために、区画素子２１どうしの間で複数個所の抵抗値を測定する抵抗測定部を備えていればよい。こうした抵抗測定部は、２探針式または４探針式の抵抗測定装置と、区画素子２１と探針とを長さ方向Ｌに沿って相対移動させる移動装置とから構成されていれば良い。
　そして、図９（ａ）から（ｃ）に示す修復工程においては、スクライブ線１９を横断するように、第１区画素子２１ｓ及び第２区画素子２１にレーザー光線Ｑを照射するための修復部として、例えばレーザー装置２５を備えていればよい。このような修復部は、更にレーザー光線を所定の範囲で走査させる走査機構を備えているか、あるいは被修復物である太陽電池を載置して水平移動させる移動テーブルを備えていればよい。
　以上詳述したように、本発明は、光電変換体に対するダメージが抑制され、構造欠陥の発生箇所が正確に特定され、特定の構造欠陥が確実に除去及び修復された太陽電池を製造する方法及び装置に有用である。

Claims (5)

  1. 　太陽電池の製造方法であって、
    　複数の区画素子を含み、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、
    　前記光電変換体のうち、構造欠陥を有する第１区画素子を特定し、
    　互いに隣接する前記区画素子どうしの間で複数個所の抵抗値を測定して得られる抵抗値の分布に基づき、欠陥部位を特定することにより、前記第１区画素子内で構造欠陥が存在する部位を限定し、
    　前記構造欠陥が存在する部位を含む前記第１区画素子と、前記第１区画素子に隣接する第２区画素子との間の境界部を横断するように、前記第１区画素子及び前記第２区画素子にレーザー光線を照射し、前記構造欠陥を除去もしくは分離する。
  2. 　前記構造欠陥が存在する部位を限定する際に、抵抗値の測定密度を少なくとも２段階以上変えて測定することを特徴とする請求項１に記載の太陽電池の製造方法。
  3. 　前記構造欠陥が存在する部位を限定する際に、抵抗値の測定には４探針式の抵抗測定装置が用いられることを特徴とする請求項１または２に記載の太陽電池の製造方法。
  4. 　複数の区画素子を含む光電変換体を有する太陽電池の製造装置であって、
    　前記光電変換体のうち、構造欠陥を有する第１区画素子内で前記構造欠陥が存在する部位を限定するために、互いに隣接する前記区画素子どうしの間で複数個所の抵抗値を測定する抵抗測定部と、
    　前記構造欠陥が存在する部位を含む前記第１区画素子と、前記第１区画素子に隣接する第２区画素子との間の境界部を横断するように、前記第１区画素子及び前記第２区画素子にレーザー光線を照射し、前記構造欠陥を除去もしくは分離する修復部と、
    　を含むことを特徴とする太陽電池の製造装置。
  5. 　太陽電池であって、
    　複数の区画素子を含む光電変換体と、
    　前記光電変換体の一部を除去もしくは分離することによって形成され、互いに隣接する前記区画素子の間の境界部を横断している横断部と、
    　を含むことを特徴とする太陽電池。
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