WO2011027532A1 - 太陽電池モジュールの製造方法及び太陽電池モジュールの製造装置 - Google Patents

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WO2011027532A1
WO2011027532A1 PCT/JP2010/005333 JP2010005333W WO2011027532A1 WO 2011027532 A1 WO2011027532 A1 WO 2011027532A1 JP 2010005333 W JP2010005333 W JP 2010005333W WO 2011027532 A1 WO2011027532 A1 WO 2011027532A1
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laser light
electrode layer
laser
region
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良明 山本
池田 均
芳紀 大西
玉川 孝一
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株式会社アルバック
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Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing a solar cell module including an edge duration process, and a solar cell module manufacturing apparatus used in the method.
  • a solar cell is composed of a solar cell module in which a plurality of solar cells, which are the minimum unit for performing photovoltaic power generation, are formed on a single substrate.
  • one of the manufacturing processes of the solar cell module is a process called edge deration.
  • the manufacturing process of a solar cell module generally includes a step of uniformly forming a thin film including a transparent electrode layer, a photoelectric conversion layer, a back electrode layer, and the like on a substrate made of glass or the like.
  • the thin film and a metal frame attached to the peripheral edge are short-circuited or moisture is infiltrated from the peripheral edge.
  • the power generation performance may be reduced.
  • the edge deration which is a process of removing the thin film existing on the peripheral portion of the substrate, is necessary.
  • a method using a sandblasting method for the edge duration there is a method using a sandblasting method for the edge duration.
  • abrasive powder is sprayed onto the thin film on the peripheral edge by gas to physically remove the thin film.
  • the sandblasting method has a problem that the power generation performance is lowered due to the scattering of the abrasive powder to the power generation region, or a large amount of dust is generated.
  • there are a method of directly polishing with a rotating grindstone and a method of etching with a chemical solution but each has a problem in terms of productivity. Therefore, in recent years, edge delineation using laser light has been studied.
  • Patent Document 1 discloses a method for manufacturing a solar cell module using a laser.
  • the burr prevention groove is formed by removing the back electrode layer and the photoelectric conversion layer from the transparent conductive layer, the photoelectric conversion layer, and the back electrode layer sequentially stacked on the light-transmitting substrate.
  • the peripheral separation groove is formed by removing the transparent conductive layer, the photoelectric conversion layer, and the back electrode layer on the outside (peripheral region) of the burr prevention groove with a laser.
  • the laser beam is irradiated so that the end portion of the laser beam pattern overlaps the burr prevention groove and the center portion of the laser beam pattern reaches the outside of the burr prevention groove.
  • an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a solar cell including an edge deration process using laser light, and a solar cell module used in the manufacturing method, capable of preventing the occurrence of shunts and cracks. It is to provide a manufacturing apparatus.
  • a method for manufacturing a solar cell module includes a transparent substrate, a laminated structure including a transparent electrode layer, a photoelectric conversion layer, and a back electrode layer sequentially formed on the transparent substrate.
  • the photoelectric conversion layer and the back electrode layer on the first region irradiated with the first laser light are removed.
  • the transparent electrode layer on the second region irradiated with the second laser light has a second laser light having characteristics different from those of the first laser light in the first region. It is removed by irradiating away from the first region.
  • a solar cell module manufacturing apparatus includes a transparent substrate, a laminate including a transparent electrode layer, a photoelectric conversion layer, and a back electrode layer formed in order on the transparent substrate.
  • An apparatus for manufacturing a solar cell module that irradiates a body with laser light, and includes a laser light oscillation unit, an output adjustment mechanism, a stage, and a position control mechanism.
  • the laser light oscillation unit generates laser light having a wavelength included in the infrared wavelength region.
  • the first laser beam is formed by adjusting the output of the laser beam
  • a second laser beam having a higher output than the first laser beam is formed by adjusting the output of the laser beam.
  • the laminated body is placed on the stage.
  • the position control mechanism includes a first region on the stacked body in the first region where the photoelectric conversion layer and the back electrode layer formed by irradiating the first laser beam on the stacked body.
  • the second region from which the transparent electrode layer formed by irradiating the laser beam 2 is removed is included in the first region, and its peripheral edge is separated from the first region. The relative position between the laser beam oscillator and the stage is controlled.
  • the manufacturing method of the solar cell module which concerns on one Embodiment of this invention is the said transparent substrate side in the laminated body which contains the transparent substrate, the transparent electrode layer formed in order on the said transparent substrate, a photoelectric converting layer, and a back surface electrode layer.
  • the first laser beam is irradiated to remove the photoelectric conversion layer and the back electrode layer on the first region irradiated with the first laser beam.
  • the transparent electrode layer on the second region irradiated with the second laser light has a second laser light having characteristics different from those of the first laser light in the first region. It is removed by irradiating away from the final edge of the first region.
  • the back electrode layer and the photoelectric conversion layer of the laminate are removed by the first laser light, and the transparent electrode layer where the back electrode layer and the photoelectric conversion layer are not present in the upper layer is removed by the second laser light.
  • the transparent electrode layer is not removed by the first laser light, and is transparent by the second laser light. It is possible to remove the electrode layer. Since the first laser beam does not remove the transparent electrode layer, the transparent substrate is not cracked by the irradiation with the first laser beam.
  • the photoelectric conversion layer and the back electrode layer are removed when the second laser light removes the transparent electrode layer, the second laser light is not reflected by the back electrode layer, Generation of cracks in the transparent substrate due to accumulation is prevented. Further, the photoelectric conversion layer and the back electrode layer formed by the irradiation of the first laser beam by irradiating the second laser beam in the first region so as to be separated from the periphery of the first region. The position where the transparent electrode layer is removed by the second laser beam is separated from the end face of the first electrode.
  • the transparent conductive layer when the transparent conductive layer is removed, the back electrode layer is melted by heat, or a residue of the transparent conductive layer adheres to the end face, and a short circuit (shunt) between the back electrode layer and the transparent conductive layer occurs. Can be prevented.
  • the first laser beam and the second laser beam have the same wavelength included in the infrared wavelength region, and the second laser beam has a higher energy density than the first laser beam. It may be irradiated.
  • the transparent electrode layer of the laminated body slightly absorbs laser light having an infrared wavelength. For this reason, it is possible to select whether or not the transparent electrode layer is removed by adjusting the energy density of the laser beam.
  • the energy density of the first laser light By making the energy density of the first laser light sufficiently small so as to be equal to or less than the laser ablation threshold, it becomes possible not to remove the transparent electrode layer.
  • the transparent electrode layer can be removed by laser ablation (even if most of the energy passes through the transparent electrode layer). Therefore, the first laser and the second laser can be obtained by adjusting the energy density of a laser having an infrared wavelength.
  • the laser beam irradiation apparatus used for edge delineation which is a feature of the present invention, only needs to have a laser beam generation mechanism capable of emitting a single infrared laser beam, and should be simplified. Is possible. Further, the generation mechanism of the infrared laser light is generally cheaper than the generation mechanism of the harmonic laser light, and the cost of the laser light irradiation apparatus can be reduced.
  • the first laser light may have a wavelength included in a green light wavelength region
  • the second laser light may have a wavelength included in an infrared wavelength region.
  • the absorption rate of the laminated transparent electrode layer with respect to the laser beam having the green wavelength is significantly smaller than the absorption rate with respect to the laser beam having the infrared wavelength. Therefore, by using the laser light having the green light wavelength as the first laser light, it is possible to remove the photoelectric conversion layer and the back electrode layer without removing the transparent electrode layer regardless of its energy density. . In addition, by using a laser having an infrared wavelength as the second laser light, the transparent electrode layer can be removed by sufficiently increasing the energy density.
  • the second laser beam may be applied to the stacked body from the transparent substrate side.
  • the irradiation region is included in the first region, and there is no back electrode layer that reflects the laser beam, so the second laser beam is emitted from the transparent substrate side of the laminate.
  • Irradiation from the opposite side is not limited.
  • the transparent film prevents the removal film from scattering with respect to the optical system, it is possible to prevent contamination of the optical system.
  • the second region may include an end portion of the stacked body.
  • the sealing agent can be directly applied to the transparent substrate in a later step, and the sealing adhesion can be improved. Therefore, it becomes possible to manufacture a solar cell module with better moisture resistance and weather resistance.
  • An apparatus for manufacturing a solar cell module irradiates a laminate including a transparent substrate, a transparent electrode layer, a photoelectric conversion layer, and a back electrode layer formed in order on the transparent substrate with laser light.
  • a solar cell module manufacturing apparatus that includes a laser light oscillation unit, an output adjustment mechanism, a stage, and a position control mechanism.
  • the laser light oscillation unit generates laser light having a wavelength included in the infrared wavelength region.
  • the output adjustment mechanism removes the photoelectric conversion layer and the back electrode layer, the first laser beam is formed by adjusting the output of the laser beam, and when the transparent electrode layer is removed, A second laser beam having a higher output than the first laser beam is formed by adjusting the output of the laser beam.
  • the laminated body is placed on the stage.
  • the position control mechanism includes a first region on the stacked body in the first region where the photoelectric conversion layer and the back electrode layer formed by irradiating the first laser beam on the stacked body.
  • the second region from which the transparent electrode layer formed by irradiating the laser beam 2 is removed is included in the first region, and its peripheral edge is separated from the first region. The relative position between the laser beam oscillator and the stage is controlled.
  • one optical system can be used, and the infrared laser beam having a different energy density without changing the area of the laser spot on the irradiation surface and the moving speed of the stage That is, it is possible to form the first laser beam and the second laser beam. Further, a second region in which the transparent electrode layer is removed by the second laser beam in the first region in which the photoelectric conversion layer and the back electrode layer of the multilayer body are removed by the first laser beam by the position control mechanism. And the laser spot position is controlled so that the periphery thereof is separated from the first region. As a result, it is possible to prevent the occurrence of cracks and shunts in the transparent substrate.
  • FIG. 1 is a flowchart showing a method for manufacturing a solar cell module according to the first embodiment.
  • the method for manufacturing a solar cell module according to the present embodiment includes a step of producing a laminated body (St1), an edge duration step (St2), and a modularization step (St3).
  • the manufacturing method of the solar cell which concerns on this embodiment may also include processes other than this. Hereinafter, each process will be described.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing the laminate 1 produced by this process.
  • FIG. 3 is a plan view showing the laminate 1.
  • the laminate 1 is formed by laminating a transparent electrode layer 3, a photoelectric conversion layer 4, and a back electrode layer 5 on a transparent substrate 2.
  • the transparent substrate 2 is made of white plate glass (glass from which an Fe component has been removed) having a size of, for example, 1 m ⁇ 1 m and a thickness of 5 mm.
  • the transparent substrate 2 is made of blue glass (glass from which the Fe component has not been removed), borosilicate glass, soda lime glass, alkali-free glass, silica glass, lead glass and other various glasses, synthetic resins, and the like.
  • the size is not limited to this.
  • the transparent electrode layer 3 is laminated.
  • the transparent electrode layer 3 can be formed by depositing a 1 ⁇ m thick SnO 2 thin film on the transparent substrate 2 by a thermal CVD (Chemical Vapor Deposition) method.
  • the transparent electrode layer 3 is made of a conductive material having a high light transmittance such as a transparent conductive oxide (TCO) such as ZnO or ITO (Indium Tin Oxide). It is possible to change the thickness as appropriate.
  • TCO transparent conductive oxide
  • ITO Indium Tin Oxide
  • the transparent electrode layer 3 is separated.
  • the transparent electrode layer 3 is linearly removed (laser scribing), and a separation line 3s Form.
  • the separation lines 3s can be formed so that a plurality are arranged in parallel in one direction.
  • the wavelength and output of the laser beam are appropriately selected, and the laser beam may be a continuous wave.
  • the separation of the transparent electrode layer 3 is performed in order to connect a current generated by the photoelectric conversion layer 4 described later in series, and a plurality of separation lines 3s are formed so as to be arranged in parallel in one direction, for example.
  • the separation of the transparent electrode layer 3 is not limited to laser scribing, and other methods may be used.
  • the separation of the transparent electrode layer 3 may be performed after another layer is formed on the transparent electrode layer 3.
  • the photoelectric conversion layer 4 has a B-doped amorphous Si film (p layer) having a thickness of 30 nm, an amorphous Si film (i layer) having a thickness of 300 nm, and a P-doped microcrystal having a thickness of 30 nm on the transparent electrode layer 3 by plasma CVD. It can be formed by sequentially depositing Si (n layer).
  • the photoelectric conversion layer 4 may have any structure capable of photoelectric conversion, and may have a pin junction repetitive structure, that is, a pinpin tandem structure, a pinpinpin triple structure, or the like.
  • the film forming method is not limited to the plasma CVD method.
  • the photoelectric conversion layer 4 is separated.
  • a second harmonic green laser beam (wavelength: 532 nm) using Nd: YAG as a laser crystal
  • the photoelectric conversion layer 4 is linearly removed to form a separation line 4s.
  • the wavelength and output of the laser beam are appropriately selected, and the laser beam may be a continuous wave.
  • Separation of the photoelectric conversion layer 4 is performed so that a back electrode layer 5 described later is connected to the transparent electrode layer 3, and a plurality of separation lines 4s are arranged in parallel with the separation lines 3s at positions different from the separation lines 3s, for example. To be formed.
  • the separation of the photoelectric conversion layer 4 is not limited to laser scribing, and other methods may be used.
  • the separation of the photoelectric conversion layer 4 may be performed after another layer is formed on the photoelectric conversion layer 4.
  • the back electrode layer 5 is laminated.
  • the back electrode layer 5 can be formed by depositing 300 nm thick Ag on the photoelectric conversion layer 4 by sputtering.
  • the back electrode layer 5 can be made of a conductive material capable of reflecting light transmitted through the photoelectric conversion layer 4 such as Al, Cr, Mo, W, Ti, The thickness can be changed as appropriate.
  • the film forming method is not limited to the sputtering method, and may be a CVD method, a coating method, or the like.
  • the photoelectric conversion layer 4 and the back electrode layer 5 are separated. Infrared laser light (wavelength: 1064 nm) using Nd: YAG as a laser crystal for the photoelectric conversion layer 4 and back electrode layer 5 or green laser light of the second harmonic using Nd: YAG as a laser crystal (wavelength: 532 nm) ,
  • the photoelectric conversion layer 4 and the back electrode layer 5 are linearly removed, and the cell separation line 6 is formed.
  • the cell separation lines 6 can be formed so that a plurality are arranged in parallel in one direction. The wavelength and output of the laser beam are appropriately selected, and the laser beam may be a continuous wave.
  • a plurality of cell separation lines 6 are formed in parallel to these at different positions from the separation lines 3s and 4s.
  • the laser light is incident from the transparent substrate 2 side so as not to be reflected by the back electrode layer 5.
  • the cell separation line 6 By forming the cell separation line 6, the current generated in the photoelectric conversion layer 4 can flow to the adjacent photoelectric conversion layer 4 through the transparent electrode layer 3 and the back electrode layer 5, and the cells are separated.
  • the separation of the photoelectric conversion layer 4 and the back electrode layer 5 is not limited to laser scribing, and other methods may be used.
  • the laminate 1 shown in FIGS. 2 and 3 is formed.
  • the manufacturing method of the laminated body 1 is not restricted to the above-mentioned thing, It can change suitably.
  • the laminated body 1 may contain layers other than the layer mentioned above. As shown in FIG. 3, a portion having a certain width from the periphery of the laminate 1 is defined as a peripheral portion 1a, and a portion other than the peripheral portion 1a of the laminate 1 is defined as a power generation unit 1b that contributes to power generation.
  • the edge dilation process is a process of removing the transparent electrode layer 3, the photoelectric conversion layer 4, and the back electrode layer 5 existing on the peripheral edge 1 a of the multilayer body 1. Thereby, after these layers and the metal frame etc. which are attached to the peripheral part 1a by the modularization process (St3) mentioned later are short-circuited or completed as a solar cell module, moisture etc. infiltrate from the peripheral part 1a. Can be prevented.
  • the first region A1 in which the photoelectric conversion layer 4 and the back electrode layer 5 are removed by irradiating the peripheral portion 1a with the first laser light L1 (FIG. 4). ) Is formed.
  • the second region A2 (FIG. 5) from which the transparent electrode layer 3 has been removed is formed by irradiating the first region A1 with the second laser light L2.
  • the edge deration process of the present embodiment a case where the first laser beam L1 and the second laser beam L2 have the same wavelength will be described.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining how the first laser beam L1 is irradiated.
  • the first laser beam L1 is irradiated from the transparent substrate 2 side to the peripheral edge 1a of the laminate 1.
  • the first laser light L1 is irradiated to a predetermined range by scanning a laser spot shaped to a predetermined size and moving the relative position of the stacked body 1 with respect to the irradiation position of the laser light.
  • the first laser beam L1 passes through the transparent electrode layer 3 and is absorbed by the photoelectric conversion layer 4, and when the photoelectric conversion layer 4 is removed, the back electrode layer 5 as an upper layer thereof is also removed.
  • the transparent electrode layer 3 remains without being removed. Thereby, as shown in FIG. 4B, the transparent electrode layer 3 is exposed on the first region A1, which is the region irradiated with the first laser light L1. Further, by removing the photoelectric conversion layer 4 and the back electrode layer 5 on the first region A1, an end face 4t of the photoelectric conversion layer 4 and an end face 5t of the back electrode layer 5 are newly formed.
  • FIG. 4C is a plan view showing the range of the first region A1 irradiated with the first laser beam L1.
  • the first laser beam L1 can be a laser beam (infrared laser beam) having a wavelength included in the infrared wavelength region. Although most of the infrared laser light is absorbed by the transparent electrode layer 3, most of it is transmitted and reaches the photoelectric conversion layer 4 to be absorbed. Therefore, by setting the first laser beam L1 to an appropriate energy density, it is possible to laser ablate only the photoelectric conversion layer 4 without laser ablating the transparent electrode layer 3. As described above, the photoelectric conversion layer 4 is usually laminated by a CVD method or the like, while the back electrode layer 5 is laminated by a sputtering method or the like.
  • the adhesiveness of the back electrode layer 5 to the photoelectric conversion layer 4 is higher than the adhesiveness of the photoelectric conversion layer 4 to the transparent electrode layer 3. From these things, it is sufficiently possible to selectively remove the transparent electrode layer 3, the photoelectric conversion layer 4, and the back electrode layer 5.
  • an infrared laser beam having a wavelength of 1064 nm using an Nd: YAG crystal as a laser crystal can be used as the first laser beam L1.
  • the wavelength of the first laser light L1 is from the infrared wavelength region (700 nm to 2500 nm) in which the light absorption to the transparent electrode layer 3 is small and the light absorption to the photoelectric conversion layer 4 is large. It is possible to select according to the material.
  • laser light Er: YAG (wavelength 2940 nm), Ho: YAG (wavelength 2098 nm), Yb: YAG (wavelength 1030 nm), Nd: YVO 4 (wavelength 1064, 1342 nm), Nd: GdVO 4 (wavelength 1063 nm)
  • YAG wavelength 2940 nm
  • Ho YAG (wavelength 2098 nm)
  • Yb YAG (wavelength 1030 nm)
  • Nd YVO 4 (wavelength 1064, 1342 nm)
  • Nd GdVO 4 (wavelength 1063 nm)
  • the laser light may be pulsed or continuous wave.
  • the energy density of the first laser beam L1 varies depending on the wavelength of the laser beam, but the transmittance of the transparent electrode layer 3 and the absorption rate of the photoelectric conversion layer 4 are different, but the transparent electrode layer 3 is not removed and the photoelectric conversion layer 4 and the back surface are removed.
  • the electrode layer 5 is appropriately selected as long as it can be removed. For example, in the case of an infrared laser beam having a wavelength of 1064 nm, it can be set to 0.5 to 1.5 J / cm 2 .
  • the energy density of the first laser beam L1 and the second laser beam L2 is a time integral value (J / cm 2 ) of the peak value output density (W / cm 2 ) per unit area on the irradiated surface. .
  • the transparent electrode layer 3 is not ablated by the first laser light L1, it is possible to prevent the transparent substrate 2 from being cracked when the first laser light L1 is irradiated. Further, the end face 4t and the end face 5t newly formed by the irradiation with the first laser beam L1 are less damaged by heat and contaminated by residues.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining how the second laser beam L2 is irradiated.
  • the second laser beam L2 is irradiated to the first region A1.
  • the second laser beam L2 may be irradiated from the transparent substrate 2 side, and the back electrode layer 5 that reflects the laser beam is removed. You may irradiate from the other side.
  • the second region A2, which is the region irradiated with the second laser light, can be a region whose periphery is separated from the periphery of the first region A1.
  • the second laser beam L2 is irradiated to a predetermined range by scanning a laser spot shaped to a predetermined size and moving the relative position of the stacked body 1 with respect to the irradiation position of the laser beam.
  • FIG. 5B is a plan view showing a range of the second region A2 irradiated with the second laser beam L2.
  • a range of the second region A2 formed on the first region A1 is indicated as A1 + A2.
  • the second laser light L2 can be a laser having the same wavelength as that of the first laser light L1. As described above, most of the infrared laser beam is transmitted through the transparent electrode layer 3, but is slightly absorbed by the transparent electrode layer 3. For this reason, even if it is the same wavelength as the 1st laser beam L1, it is possible to apply sufficient energy for removing the transparent electrode layer 3 to the transparent electrode layer 3 by sufficiently increasing the energy density. It is.
  • the second laser beam L2 an infrared laser having a wavelength of 1064 nm using an Nd: YAG crystal as a laser crystal can be used.
  • the second laser light L2 can have the same wavelength as the first laser light L1 and have an energy density greater than that of the first laser light L1.
  • the energy density of the second laser beam L2 is appropriately selected as long as the transparent electrode layer 3 can be removed, although the absorption rate of the transparent electrode layer 3 varies depending on the wavelength of the laser. For example, in the case of an infrared laser with a wavelength of 1064 nm, it can be set to 5 J / cm 2 or more.
  • the second laser beam L2 it is possible to use a laser beam having an output higher than that of the first laser beam L1 or having a laser spot area smaller than that of the first laser beam L1.
  • the second laser light L2 is not limited to a pulse shape, and may be a continuous wave. Even if the first laser beam L1 is a continuous wave, the second laser beam L2 can be pulsed.
  • the back electrode layer 5 (and the photoelectric conversion layer 4) that reflects the second laser beam L2 and causes heat accumulation does not exist on the first region A1. Therefore, heat accumulation caused by the irradiation with the second laser beam L2 does not occur, and the transparent substrate 2 is prevented from being cracked.
  • the second region A2 as a region whose peripheral edge is separated from the first region A1, the end surface 4t and the end surface 5t formed by the first laser light L1 and the transparent electrode layer 3 are removed. Are separated from each other. Thereby, it is possible to prevent a shunt generated by the residue of the transparent electrode layer 3 removed by the second laser light L2 from adhering to the end surfaces of the back electrode layer 5 and the photoelectric conversion layer 4.
  • the photoelectric conversion layer 4 and the back electrode layer 5 are removed by the first laser light L1, and the transparent electrode layer 3 is removed by the second laser light L2. It is possible to reduce the heat applied to the transparent substrate 2 and prevent the occurrence of cracks. Further, it is possible to reduce melting of the end surfaces 4t and 5t formed by the first laser light L1 and 3t formed by the second laser light L2 and adhesion of residues, and prevent shunting. Furthermore, since the first laser beam L1 and the second laser beam L2 have the same infrared wavelength, the laser beam generation mechanism that generates the first laser beam L1 and the second laser beam L2 is a single laser beam generation mechanism. Is possible.
  • the laminated body 1 is edge-dilated as described above.
  • FIG. 6 is a diagram showing a schematic configuration of the laser beam irradiation apparatus 10.
  • the laser beam irradiation apparatus 10 includes an oscillator 11, a variable attenuator 12, a condenser lens 17, a homogenizer 13, a scanner 14, an f ⁇ lens 15, and a stage 16.
  • the oscillator 11, the condenser lens 17, the homogenizer 13, the scanner 14, and the f ⁇ lens 15 are equivalent to the laser light oscillation unit, and the variable attenuator 12 is equivalent to the output adjustment mechanism.
  • the configuration of the laser beam irradiation apparatus 10 is not limited to the following.
  • the oscillator 11 emits an infrared laser that becomes the first laser light L1 and the second laser light L2.
  • the oscillator 11 includes a laser crystal such as an Nd: YAG laser rod (not shown), a laser diode for optical excitation, and the like.
  • the oscillator 11 may be provided with a mechanical or electrochemical Q switch mechanism for pulse oscillation.
  • the oscillator 11 can have a structure capable of emitting a single infrared laser beam.
  • the variable attenuator 12 attenuates the infrared laser light emitted from the oscillator 11 and adjusts the output.
  • the variable attenuator 12 can be a beam split type or a Fresnel reflection type.
  • the beam split type variable attenuator is used when the laser beam is linearly polarized light, and includes a ⁇ / 2 wavelength plate and a polarizing beam splitter. The polarization direction of the laser light is rotated by the ⁇ / 2 wavelength plate, and the laser light is separated into s-polarized light and p-polarized light by the polarization beam splitter, and attenuated.
  • the Fresnel reflection type variable attenuator is used when laser light is non-polarized light, and includes a mirror with a reflective coating and a compensator (optical axis compensator) with an antireflection coating. By changing the angle of the reflection mirror, the transmittance of the incident laser light is varied and attenuated.
  • the condensing lens 17 condenses the laser light emitted from the variable attenuator 12 on the homogenizer 13.
  • the homogenizer 13 converts the beam cross-sectional shape of the incident laser into a uniform light intensity distribution.
  • the laser beam irradiation apparatus 10 includes an optical fiber having a square shape with a cross-sectional shape of 0.6 mm per side as a homogenizer 13.
  • the homogenizer 13 converts the incident infrared laser light into a square laser cross-sectional shape having a uniform light intensity distribution.
  • the configuration of the homogenizer 13 is not limited to this, and a refractive type (microlens array, aspherical lens, etc.) or a reflective type (light pipe, aspherical mirror, etc.) can be used.
  • the scanner 14 scans the incident laser light by changing the direction in which the laser light is reflected.
  • the scanner 14 can be selected from various types of scanners such as a polygon scanner composed of a rotating polyhedral mirror, a galvano scanner composed of a mirror that vibrates due to an external magnetic field, and a resonant scanner composed of a mirror that vibrates due to resonance.
  • the f ⁇ lens 15 corrects the scanning speed and laser spot shape of the laser light scanned by the scanner 14.
  • the laser beam scanned by the scanner 14 varies in scanning speed and laser spot shape when irradiated onto the irradiation object (laminated body 1) depending on the reflection angle.
  • the f ⁇ lens 15 can correct this. It is.
  • the stage 16 defines the irradiation position of the laser beam on the laminate 1.
  • the stage 16 is configured to be movable in the X direction, which is one direction parallel to the surface of the multilayer body 1 (laser irradiated surface), and the Y direction perpendicular to the X direction, and allows laser light to freely move on the XY plane. It is possible to irradiate.
  • the laser beam irradiation apparatus 10 has a position control mechanism (not shown) that controls the movement of the stage 16.
  • the stacked body 1 is placed on the stage 16, and the position of the stacked body 1 is adjusted so that laser light is irradiated to any point on the peripheral edge 1 a of the stacked body 1 by moving the stage 16.
  • An infrared laser beam having a wavelength of 1064 nm and a predetermined output is emitted from the oscillator 11, and the output is adjusted by the variable attenuator 12.
  • the laser light is converted into a square laser cross-sectional shape having a side of 0.6 mm by the homogenizer 13 and is made uniform.
  • the laser beam is scanned by the scanner 14, corrected through the f ⁇ lens 15, irradiated onto the one point of the laminate 1, and the output density is defined by the area of the laser spot.
  • the laser beam is irradiated in a predetermined range, and the repetition frequency of the laser beam is defined by the moving speed of the stage 16 and the like.
  • the laser light is adjusted so as to be laser light (first laser light L1) having an energy density from which the transparent electrode layer 3 is not removed and the photoelectric conversion layer 4 and the back electrode layer 5 are removed.
  • first laser light L1 having an energy density from which the transparent electrode layer 3 is not removed and the photoelectric conversion layer 4 and the back electrode layer 5 are removed.
  • the position of the stacked body 1 is adjusted so that any point on the first region A1 is irradiated with the laser beam.
  • the output is changed by the variable attenuator 12, and the repetition frequency of the laser light is defined by the moving speed of the stage 16.
  • the laser beam is adjusted so as to be a laser beam (second laser beam L2) having an energy density from which the transparent electrode layer 3 is removed.
  • the position control mechanism may control the movement of the stage 16 so that the periphery of the second region A2 is separated from the periphery of the first region A1.
  • the first region extends to the end of the stacked body 1, that is, when the first region A1 includes the end of the stacked body 1, the second region A2 also includes the end of the same stacked body 1. May be included.
  • the substrate sealing agent can be directly applied to the laminate 1 in a subsequent process, and the sealing adhesion can be improved, so that the moisture resistance is further improved.
  • Solar cell panel excellent in heat resistance and weather resistance can be produced.
  • FIG. 7 is a diagram showing a state of laser beam irradiation position control by the position control mechanism.
  • the position control mechanism causes the scanner 14 to transmit the first laser light L1 on the end portion on the center side of the stacked body 1 in the first region A1.
  • a predetermined distance ⁇ is scanned from the scanning start position S in the X-axis direction.
  • the scan start position is moved by a fixed distance ⁇ in the X-axis direction by the position control mechanism.
  • the scanner 14 moves the irradiation position of the first laser beam L1 in a direction opposite to the substrate center side in the Y-axis direction by a distance equal to the width of the laser beam.
  • the scanner 14 is shifted from the scanning start position S by a certain distance ⁇ in the X-axis direction, and from a position moved by a distance equal to the width of the laser beam in the Y-axis direction in the Y-axis direction. Then, a predetermined distance ⁇ is scanned again in the X axis direction.
  • the position control mechanism sets the scanning start position of the laser light L1 from the scanning start position S to the predetermined distance ⁇ in the X-axis direction and the laser light Move by a distance equal to the width in the X-axis direction.
  • the stage 16 While using the scanner 14 and the position control mechanism in this way, the stage 16 is moved so that the irradiation position of the first laser beam L1 goes around the power generation unit 1b. That is, the first laser beam L1 is irradiated by scanning the entire area A1.
  • the second laser beam L2 moves the stage 16 while using the scanning and position control mechanism of the scanner 14, so that the layer 1 in the region A1 can be further moved.
  • the region A2 can be formed so as to go around the portion on the outer peripheral side and in contact with the outer periphery. In this way, edge delamination of the laminate 1 can be performed.
  • the first laser light L1 and the second laser light L2 can be formed by adjusting the energy density by using the laser light emitted from the oscillator 11 as the infrared laser light. It is possible to use a laser beam irradiation apparatus having a single laser beam generation mechanism.
  • FIG. 8 is a view showing the laminated body 1 modularized by the modularization process.
  • the modularization step St3 is a step of completing the stacked body 1 as a solar cell module.
  • the polishing powder or the like is not generated unlike the case of using the sandblast method, and therefore the step of cleaning the laminated body 1 can be omitted.
  • a wiring (not shown) connected to each of the transparent electrode layer 3 and the back electrode layer 5 is attached to the laminate 1.
  • the wiring can be formed by a method such as solder paste reflow, sealing with a conductive adhesive, or plating.
  • an insulating layer 7 made of an insulating resin is formed on the back electrode layer 5.
  • the insulating resin can be made of, for example, EVA (Ethylene Vinyl Acetate Copolymer).
  • a protective layer 8 made of a highly moisture-proof material is formed on the insulating layer 7.
  • the protective layer 8 can be made of PET (Polyethylene Terephthalate), Al, and PET, which are sequentially laminated.
  • the insulating layer 7 and the protective layer 8 can be formed by covering the back electrode layer 5 side of the laminate 1 with an EVA sheet and a PET / Al / PET sheet and laminating under reduced pressure.
  • a frame (not shown) is attached on the protective layer 8, and the laminate 1 is modularized. Such a modularization process is an example and is not limited to the one shown here.
  • a solar cell module is manufactured as described above.
  • the transparent electrode layer 3, the photoelectric conversion layer 4, and the back electrode layer 5 at the peripheral edge 1a are removed by the edge dilation process St2, so that the frame and these layers are combined. It is possible to ensure insulation.
  • the transparent substrate 2, the insulating layer 7, and the protective layer 8, and the transparent electrode layer 3, the photoelectric conversion layer 4, and the back electrode layer 5 are separated from each other, the transparent substrate 2, the insulating layer 7, and the protective layer 8 It is possible to prevent moisture and the like from infiltrating from the periphery and lowering the power generation performance.
  • the method for manufacturing a solar cell module according to the present embodiment includes a step of producing a laminate (St1), an edge duration step (St2), and a modularization step (St3). Since the step (St1) for producing the laminated body and the modularization step (St3) are the same as the method for manufacturing the solar cell module according to the first embodiment, description thereof is omitted.
  • the edge deration process of the second embodiment is different from the edge deration process of the first embodiment in that the wavelengths of the first laser beam L1 and the second laser beam L2 are different.
  • the first laser light L1 can be laser light having a wavelength included in the green light wavelength region (green laser light).
  • the green laser light passes through the transparent electrode layer 3 and reaches the photoelectric conversion layer 4 and is absorbed.
  • the transmittance of the transparent electrode layer 3 for green laser light is significantly larger than the transmittance of the transparent electrode layer 3 for infrared laser light. Therefore, by using the first laser light L1 as green laser light, it is possible to remove only the photoelectric conversion layer 4 without removing the transparent electrode layer 3.
  • the photoelectric conversion layer 4 is usually laminated by a CVD method or the like, while the back electrode layer 5 is laminated by a sputtering method or the like.
  • the adhesiveness of the back electrode layer 5 to the photoelectric conversion layer 4 is higher than the adhesiveness of the photoelectric conversion layer 4 to the transparent electrode layer 3. For these reasons, it is possible to remove the photoelectric conversion layer 4 and the back electrode layer 5 without removing the transparent electrode layer 3 by using the first laser light L1 as green laser light.
  • a second-order harmonic (wavelength 532 nm) green laser light having an Nd: YAG crystal as a laser crystal can be used as the first laser light L1.
  • the wavelength of the first laser light L1 can be selected according to the materials of the transparent electrode layer 3 and the photoelectric conversion layer 4 from the green light wavelength region (500 nm to 570 nm) where the transmittance of the transparent electrode layer 3 is large. .
  • Nd YVO 4 (wavelength 1064 nm)
  • GdVO 4 wavelength 1064 nm
  • the second harmonic wavelength converted solid laser light (wavelength 532 nm, respectively)
  • GaN wavelength 531 nm
  • Solid state laser light Ar ion laser light (wavelength 515 nm)
  • gas laser light such as copper vapor laser light (wavelength 511 nm)
  • semiconductor laser light using ZnCdSe as an active layer, and the like.
  • the laser light may be pulsed or continuous wave.
  • the energy density of the first laser beam L1 varies depending on the wavelength of the laser beam, but the absorption rate of the photoelectric conversion layer 4 varies. However, since it is hardly absorbed by the transparent electrode layer 3, the photoelectric conversion layer 4 and the back electrode layer 5 are removed. It is possible to make it sufficiently large. For example, in the case of green laser light having a wavelength of 532 nm, it can be set to 0.5 J / cm 2 or more.
  • the second laser light L2 can be laser light (infrared laser light) having a wavelength included in the infrared wavelength region. As described above, most of the infrared laser beam is transmitted through the transparent electrode layer 3, but is slightly absorbed by the transparent electrode layer 3. For this reason, it is possible to apply sufficient energy to the transparent electrode layer 3 to remove the transparent electrode layer 3 by sufficiently increasing the energy density.
  • an infrared laser beam having a wavelength of 1064 nm using an Nd: YAG crystal as a laser crystal can be used as the second laser beam L2.
  • the wavelength of the first laser beam L1 is selected according to the material of the transparent electrode layer 3 from the infrared wavelength region (700 nm to 2500 nm) in which light absorption into the transparent electrode layer 3 is small and light absorption into the photoelectric conversion layer 4 is large. Is possible.
  • laser light Er: YAG (wavelength 2940 nm), Ho: YAG (wavelength 2098 nm), Yb: YAG (wavelength 1030 nm), Nd: YVO 4 (wavelength 1064, 1342 nm), Nd: GdVO 4 (wavelength 1063 nm)
  • YAG wavelength 2940 nm
  • Ho YAG (wavelength 2098 nm)
  • Yb YAG (wavelength 1030 nm)
  • Nd YVO 4 (wavelength 1064, 1342 nm)
  • Nd GdVO 4 (wavelength 1063 nm)
  • the laser light may be pulsed or continuous wave.
  • the energy density of the second laser beam L2 is appropriately selected as long as the transparent electrode layer 3 can be removed, although the absorption rate of the transparent electrode layer 3 varies depending on the wavelength of the laser beam.
  • the wavelength of the laser beam For example, in the case of an infrared laser beam having a wavelength of 1064 nm, it can be set to 5 J / cm 2 or more.
  • the second laser light L2 is not limited to a pulse shape, and may be a continuous wave.
  • the back electrode layer 5 (and the photoelectric conversion layer 4) that reflects the second laser beam L2 and causes heat accumulation does not exist on the first region A1. Therefore, heat accumulation caused by the irradiation with the second laser beam L2 does not occur, and the transparent substrate 2 is prevented from being cracked.
  • the second region A2 as a region whose peripheral edge is separated from the first region A1, the end surface 4t and the end surface 5t formed by the first laser light L1 and the transparent electrode layer 3 are removed. Are separated from each other. Thereby, it is possible to prevent a shunt generated by the residue of the transparent electrode layer 3 removed by the second laser light L2 from adhering to the end surfaces of the back electrode layer 5 and the photoelectric conversion layer 4.
  • the photoelectric conversion layer 4 and the back electrode layer 5 are removed by the first laser light L1, and the transparent electrode layer 3 is removed by the second laser light L2. It is possible to reduce the heat applied to the transparent substrate 2 and prevent the occurrence of cracks. Further, it is possible to reduce melting of the end surfaces 4t and 5t formed by the first laser light L1 and 3t formed by the second laser light L2 and adhesion of residues, and prevent shunting.
  • the laminated body 1 is edge-dilated as described above.
  • FIG. 9 is a diagram showing a schematic configuration of the laser beam irradiation apparatus 20.
  • the laser beam irradiation apparatus 20 includes an oscillator 21, a condenser lens 27, a homogenizer 23, a scanner 24, an f ⁇ lens 25, and a stage 26.
  • an oscillator 21, a condenser lens 27, a homogenizer 23, a scanner 24, and an f ⁇ lens 25 are equivalent to a laser beam oscillation unit.
  • the configuration of the laser beam irradiation device 20 is not limited to the following.
  • the laser beam irradiation apparatus 20 differs from the laser beam irradiation apparatus 10 according to the first embodiment in the configuration of the oscillator and does not have a variable attenuator.
  • a description will be given focusing on differences from the laser beam irradiation apparatus 10 according to the first embodiment.
  • the oscillator 21 of the laser light irradiation apparatus 20 emits green laser light that becomes the first laser light L1 and infrared laser light that becomes the second laser light L2.
  • the oscillator 21 incorporates a laser crystal such as an Nd: YAG laser rod, a laser diode for optical excitation, and the like.
  • the oscillator 21 includes a nonlinear crystal (not shown) in which the laser light (1064 nm) generated from the laser crystal is a second harmonic (wavelength 532 nm), and can emit by switching between infrared laser light and green laser light. It can be a structure.
  • the laser beam irradiation apparatus 20 does not have a variable attenuator. Unlike the laser beam irradiation apparatus 10 according to the first embodiment, there is no need to adjust the output of the laser beam generated from the oscillator 21, and therefore it is possible not to provide a variable attenuator.
  • the stacked body 1 is placed on the stage 26, and the position of the stacked body 1 is adjusted so that laser light is irradiated to any point on the peripheral edge 1a of the stacked body 1 by moving the stage 26.
  • Green laser light having a wavelength of 532 nm and a predetermined output is emitted from the oscillator 21.
  • the emitted laser light is condensed on the homogenizer 23 by the condenser lens 27.
  • the laser light is converted into a square laser cross-sectional shape having a side of 0.6 mm by the homogenizer 23 and is made uniform.
  • the green laser light is scanned by the scanner 24, passes through the f ⁇ lens 25, is corrected, and is irradiated as the first laser light L1 on the one point of the stacked body 1.
  • a first region A1 that is a region irradiated with the first laser light L1 is formed in the peripheral edge portion 1a.
  • the position of the stacked body 1 is adjusted so that any point on the first region A1 is irradiated with the laser beam.
  • An infrared laser beam having a wavelength of 1064 nm and a predetermined output is emitted from the oscillator 21.
  • the laser light is converted into a square laser cross-sectional shape having a side of 0.6 mm by the homogenizer 23 and is made uniform.
  • the infrared laser is scanned by the scanner 24, corrected through the f ⁇ lens 25, and irradiated to the one point of the laminate as the second laser light L2.
  • a second region A2 that is a region irradiated with the second laser light is formed in the first region A1.
  • the position control mechanism causes the scanner 24 to emit the first laser light L1 to the laminate 1 in the first region A1, as shown in FIG.
  • the position control mechanism moves a predetermined distance in the X-axis direction while scanning a certain distance from the scanning start position on the end on the center side in the X-axis direction.
  • the scanner 24 moves the irradiation position of the first laser beam L1 in the direction opposite to the substrate center side in the Y-axis direction by a distance equal to the width of the laser beam.
  • the scanner 24 returns to the scanning start position in the X-axis direction, and again scans a certain distance in the X-axis direction.
  • the stage 26 is moved so that the irradiation position of the first laser beam L1 goes around the power generation unit 1b.
  • the second laser beam L2 moves the stage 26 so that the irradiation position goes around the outer circumference side while using the scanning and position control mechanism of the scanner 24. In this way, the laminate 1 is edge-dilated.
  • the edge deration process St2 according to the second embodiment is performed.
  • the solar cell module is manufactured in the same manner as the method for manufacturing the solar cell module according to the first embodiment.
  • the transparent electrode layer 3, the photoelectric conversion layer 4, and the back electrode layer 5 at the peripheral edge 1a are removed by the edge dilation process St2, so that the frame and these layers are combined. It is possible to ensure insulation.
  • the transparent substrate 2, the insulating layer 7, and the protective layer 8, and the transparent electrode layer 3, the photoelectric conversion layer 4, and the back electrode layer 5 are separated from each other, the transparent substrate 2, the insulating layer 7, and the protective layer 8 It is possible to prevent moisture and the like from infiltrating from the periphery and lowering the power generation performance.
  • the method for manufacturing a solar cell module according to the present embodiment includes a step of producing a laminate (St1), an edge duration step (St2), and a modularization step (St3). Since the step (St1) and the modularization step (St3) for producing the laminated body are the same as the method for manufacturing the solar cell module according to the first embodiment, description thereof is omitted.
  • the edge deration process of the third embodiment is the second after the first laser beam L1 has completed the irradiation of the laminate 1 for one substrate to be irradiated.
  • the first laser beam L1 starts irradiation with the second laser beam L2 before the irradiation of the laminate 1 for one substrate to be irradiated is completed. This is different from the edge delineation process of the second embodiment.
  • an infrared laser beam having a wavelength of 1064 nm using an Nd: YAG crystal as a laser crystal can be used.
  • the wavelength of the first laser light L1 is from the infrared wavelength region (700 nm to 2500 nm) in which the light absorption to the transparent electrode layer 3 is small and the light absorption to the photoelectric conversion layer 4 is large. It is possible to select according to the material.
  • the energy density of the first laser beam L1 varies depending on the wavelength of the laser beam, but the transmittance of the transparent electrode layer 3 and the absorption rate of the photoelectric conversion layer 4 are different, but the transparent electrode layer 3 is not removed and the photoelectric conversion layer 4 and the back surface are removed.
  • the electrode layer 5 is appropriately selected as long as it can be removed. For example, in the case of an infrared laser beam having a wavelength of 1064 nm, it can be set to 0.5 to 1.5 J / cm 2 .
  • an infrared laser beam having a wavelength of 1064 nm using an Nd: YAG crystal as a laser crystal can be used.
  • the wavelength of the second laser beam L2 is selected according to the material of the transparent electrode layer 3 from the infrared wavelength region (700 nm to 2500 nm) where the light absorption to the transparent electrode layer 3 is small and the light absorption to the photoelectric conversion layer 4 is large. Is possible.
  • the energy density of the second laser beam L2 is appropriately selected as long as the transparent electrode layer 3 can be removed, although the absorption rate of the transparent electrode layer 3 varies depending on the wavelength of the laser beam. For example, in the case of an infrared laser beam having a wavelength of 1064 nm, it can be set to 5 J / cm 2 or more.
  • FIG. 10 is a diagram showing a schematic configuration of the laser beam irradiation apparatus 30.
  • the laser beam irradiation device 30 includes an oscillator 31, a variable attenuator 32, a ⁇ / 2 wavelength plate 38, a polarization beam splitter 39, condenser lenses 37a and 37b, and homogenizers 33a and 33b. , Scanners 34 a and 34 b, f ⁇ lenses 35 a and 35 b, and a stage 36.
  • the oscillator 31, the condenser lenses 37a and 37b, the homogenizers 33a and 33b, the scanners 34a and 34b, and the f ⁇ lenses 35a and 35b are equivalent to the laser beam oscillation unit, the variable attenuator 32, and the ⁇ / 2 wavelength.
  • the plate 38 and the polarization beam splitter 39 are equivalent to the output adjustment mechanism.
  • the configuration of the laser beam irradiation device 30 is not limited to the following.
  • the oscillator 31 emits linearly polarized infrared laser light that becomes the first laser light L1 and the second laser light L2.
  • the oscillator 31 incorporates a laser crystal such as an Nd: YAG laser rod (not shown), a laser diode for optical excitation, and the like.
  • the oscillator 31 may include a mechanical or electrochemical Q switch mechanism for pulse oscillation.
  • the oscillator 31 can emit linearly polarized laser light.
  • the oscillator 41 having an output of 500 W can be used.
  • the variable attenuator 32 attenuates the infrared laser light emitted from the oscillator 31 and adjusts the output.
  • the ⁇ / 2 wavelength plate 38 rotates the polarization direction of the laser light. By rotating the ⁇ / 2 wavelength plate 38, it is possible to reverse the ratio of the output of laser light distributed by the polarization beam splitter 39 described later.
  • the polarization beam splitter 39 transmits part of the laser light that has passed through the ⁇ / 2 wavelength plate 38 and reflects part of it. For example, it is possible to transmit 70% of incident laser light and reflect 30%.
  • the laser beam transmitted through the polarization beam splitter 39 passes through a first laser beam path constituted by the condensing lens 37a, the homogenizer 33a, the scanner 34a, and the f ⁇ lens 35a, and is irradiated on the stacked body 1.
  • the laser beam reflected by the polarization beam splitter 39 passes through a second laser beam path constituted by the condenser lens 37b, the homogenizer 33b, the scanner 34b, and the f ⁇ lens 35b, and is irradiated onto the stacked body 1.
  • the laser beam that passes through the first laser beam path becomes a low-intensity laser beam
  • the second laser beam path passes through the second laser beam path.
  • the passing laser beam becomes a high-intensity laser beam.
  • 70% of the incident laser beam is transmitted (30% is reflected), so that it passes through the first laser beam path.
  • the condensing lens 37a condenses the laser light transmitted by the polarizing beam splitter 39 on the homogenizer 33a
  • the condensing lens 37b condenses the laser light reflected by the polarizing beam splitter 39 on the homogenizer 33b.
  • the homogenizers 33a and 33b convert the incident laser light into a square laser spot having a uniform light intensity distribution.
  • the scanners 34a and 34b The incident laser beam is scanned by changing the direction in which the laser beam is reflected.
  • the f ⁇ lenses 35a and 35b correct the scanning speed and laser spot shape of the laser light scanned by the scanners 34a and 34b.
  • the stage 36 defines the irradiation position of the laser beam on the stacked body 1.
  • the stage 36 is configured to be movable in the X direction, which is one direction parallel to the surface of the multilayer body 1 (laser light irradiated surface), and the Y direction perpendicular to the X direction, and the laser light is freely movable on the XY plane. Can be irradiated.
  • the laser beam irradiation apparatus 30 has a position control mechanism (not shown) that controls the movement of the stage 36.
  • the laser beam irradiation apparatus 30 generates two oscillators 31 that generate laser beams that pass through the first laser beam path and the second laser path, respectively, and two variable attenuation units that attenuate the laser beams. It is also possible to have a vessel 32. When the laser light irradiation device 30 emits unpolarized laser light, the polarization beam splitter 39 does not need to be provided.
  • the laminated body 1 is placed on the stage 36, and when the stage 36 moves, any point on the peripheral edge 1a of the laminated body 1 is irradiated with the laser light that has passed through the first laser light path, and the low intensity is applied.
  • the position of the laminated body 1 is adjusted so that the laser beam that has passed through the second laser beam path is irradiated to one point on the peripheral edge 1a after being irradiated with the laser beam.
  • An infrared laser beam having a wavelength of 1064 nm and a predetermined output (for example, 500 W) is emitted from the oscillator 31, the output is adjusted by the variable attenuator 32, a ⁇ / 2 wavelength plate 38 is obtained and transmitted through the polarization beam splitter 39, Alternatively, the light is reflected and divided into a first laser light path and a second laser light path.
  • the ⁇ / 2 wavelength plate 38 has a transmittance of 30% (reflectance: 70%). Therefore, the laser beam that passes through the first laser beam path is a low-intensity laser and the laser beam that passes through the second laser beam path. Becomes a high-intensity laser beam.
  • the low-intensity laser light passes through the condenser lens 37a and the homogenizer 33a, is converted into a square laser cross-sectional shape with a side of 0.6 mm, and is made uniform.
  • the high-intensity laser light passes through the condenser lens 37b and the homogenizer 33b and is similarly converted and uniformed.
  • the low-intensity laser light is scanned by the scanner 34a and corrected through the f ⁇ lens 35a.
  • the high-intensity laser light is scanned by the scanner 34b and corrected through the f ⁇ lens 35b.
  • the low-intensity laser light is irradiated to one point on the peripheral edge 1a, and the high-intensity laser light is irradiated to one point on the peripheral edge 1a after being irradiated with the low-intensity laser light.
  • the laser beam is irradiated to a predetermined range, and the repetition rate of the low-intensity laser beam and the high-intensity laser beam is defined by the moving speed of the stage 36.
  • the low-intensity laser light becomes laser light (first laser light L1) having an energy density from which the transparent electrode layer 3 is not removed and the photoelectric conversion layer 4 and the back electrode layer 5 are removed, and the high-intensity laser light.
  • first laser light L1 having an energy density from which the transparent electrode layer 3 is not removed and the photoelectric conversion layer 4 and the back electrode layer 5 are removed
  • high-intensity laser light Is adjusted to be a laser beam (second laser beam L2) having an energy density from which the transparent electrode layer 3 is removed.
  • the second laser beam L2 is irradiated after the first laser beam L1.
  • the region irradiated with the second laser light L2 is adjusted to be inside the region irradiated with the first laser light.
  • the first region A1 that is the region irradiated with the first laser light L1 is formed in the peripheral edge portion 1a, and the first region A1 is formed in the first region A1.
  • the position control mechanism As shown in FIG. 7, the first laser beam L1 by the scanner 34a, the second laser beam L2 by the scanner 34b, A predetermined distance ⁇ is scanned from the scanning start position S in the X-axis direction on the end of the first region A1 on the center side of the stacked body 1.
  • the operation start position is moved by a fixed distance ⁇ in the X-axis direction by the position control mechanism.
  • the scanners 34a and 34b move the irradiation positions of the first laser beam L1 and the second laser beam L2 in the direction opposite to the substrate center side in the Y-axis direction by a distance equal to the width of the laser beam.
  • the scanners 34a and 34b are shifted from the scanning start position S by a fixed distance ⁇ in the X-axis direction and moved by a distance equal to the width of the laser beam in the Y-axis direction in the Y-axis direction. From the position, scanning is again performed by a predetermined distance ⁇ in the X-axis direction.
  • the position control mechanism sets the scanning start positions of the laser light L1 and the laser light L2 from the scanning start position S to the predetermined distance in the X-axis direction. It moves by a distance equal to ⁇ and the width of the laser beam in the X-axis direction.
  • the stage 36 is moved so that the irradiation positions of the first laser beam L1 and the second laser beam L2 make a round around the power generation unit 1b.
  • the stage 36 is moved or rotated every time the edge duration of one side of the stacked body 1 is completed.
  • the moving direction before switching the stage 36 is reversed.
  • the stacked body 1 can be irradiated with the first laser light L1 and the second laser light L2 while moving in the direction. Thereby, as shown below, the time required for moving or rotating the laminated body 1 may be small, and the time required for edge deration can be shortened.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a moving path of the stacked body 1 when the laser light path from which the high-intensity laser light and the low-intensity laser light are emitted cannot be switched.
  • the entire circumference (first to fourth sides) of the laminate 1 is edge-dilated, and the position irradiated with the laser light is not moved.
  • X1 indicates the irradiation position of the first laser beam path
  • X2 indicates the irradiation position of the second laser beam path.
  • the first laser beam L1 is irradiated at the irradiation position X1
  • the second laser beam L2 is irradiated at the irradiation position X2.
  • the laminate 1 is initially located at the position (1), and laser light (the first laser light L1 at the irradiation position X1 and the second laser light L2 at the irradiation position X2). Is moved to the position (2) by the stage 36. Thereby, the first side of the stacked body 1 is edge-dilated.
  • the laminated body 1 takes the position (3) by rotating the stage 36 90 ° to the right about the center of the laminated body 1 at the position (2), and is moved from the position (3) by moving the stage 36. Move to (4).
  • the stacked body 1 is moved to the position (5) by the stage 36 while being irradiated with the laser beam. Thereby, the second side of the laminate 1 is edge-dilated.
  • the laminated body 1 is rotated by the stage 36 and takes the position (6).
  • the stacked body 1 is moved to the position (7) by the stage 36, and is moved to the position (8) while being irradiated with the laser beam. Thereby, the third side of the laminate 1 is edge-dilated.
  • the stacked body 1 is rotated by the stage 36, takes the position (9), moves to the position (10) by the stage 36, and is irradiated with laser light. Move to position (11).
  • the fourth side of the laminate 1 is edge-dilated.
  • rotation from position (2) to position (3), movement from position (3) to position (4), rotation from position (5) to position (6), position (6) to position (7 ), Movement from position (8) to position (9), and movement from position (9) to position (10), no edge deration is made.
  • FIG. 12 is a diagram showing a moving path of the stacked body 1 when the laser beam path from which the high-intensity laser beam and the low-intensity laser beam are emitted can be switched.
  • the entire circumference (first to fourth sides) of the laminate 1 is edge-dilated, and the position irradiated with the laser light is not moved.
  • X1 indicates the irradiation position of the first laser beam L1
  • X2 indicates the irradiation position of the second laser beam L2.
  • the first laser light L1 is irradiated at the irradiation position X1
  • the second laser light L2 is irradiated at the irradiation position X2
  • the first laser light L1 is irradiated at the irradiation position X1.
  • the second laser beam L2 is irradiated
  • the first laser beam L2 is irradiated at the irradiation position X2.
  • the laminate 1 is initially located at the position (1), and laser light (first laser light L1 at the irradiation position X1 and second laser light L2 at the irradiation position X2). Is moved to the position (2) by the stage 36. Thereby, the first side of the stacked body 1 is edge-dilated.
  • the laminated body 1 is moved to the position (3) by the stage 36, and the low intensity laser light and the high intensity laser light are switched.
  • the laminated body 1 is moved from the position (3) to the position (4) by the stage 36 while being irradiated with laser light (first laser light at the irradiation position X2 and second laser light at the irradiation position X1). . Thereby, the second side of the laminate 1 is edge-dilated.
  • the laminate 1 is rotated by the stage 36 to take the position (5) and move to the position (6).
  • the low-intensity laser light and the high-intensity laser light are switched again.
  • the laminated body 1 is moved from the position (6) to the position (7) by the stage 36 while being irradiated with the laser light (the first laser light L1 at the irradiation position X1 and the second laser light L2 at the irradiation position X2). Moving. Thereby, the third side of the laminate 1 is edge-dilated.
  • the stacked body 1 is moved to the position (8) by the stage 36.
  • the low intensity laser and the high intensity laser are switched again.
  • the laminated body 1 is moved from the position (8) to the position (9) by the stage 36 while being irradiated with laser light (first laser light at the irradiation position X2 and second laser light at the irradiation position X1). .
  • the fourth side of the laminate 1 is edge-dilated.
  • the edge side of the four sides of the laminate 1 is moved three times by the stage 36 and three times. Rotation is required.
  • the laser beam path from which the high-intensity laser beam and the low-intensity laser beam are emitted can be switched, the four sides of the laminate 1 are edged only by the three movements by the stage 36 and the one rotation. It is possible to dilate, that is, it is possible to reduce the tact time.
  • the laminate 1 is edge-dilated.
  • the first laser beam L1 and the second laser beam L2 can be simultaneously irradiated onto the stacked body 1 in the edge dilation process (St2). For this reason, it is possible to reduce the time required for the edge deration process as compared with the case where the first laser beam L1 and the second laser beam L2 are separately irradiated.
  • the method for manufacturing a solar cell module according to the present embodiment includes a step of producing a laminate (St1), an edge duration step (St2), and a modularization step (St3). Since the step (St1), the edge deration step (St2), and the modularization step (St3) for producing the laminated body are the same as those in the method for manufacturing the solar cell module according to the first embodiment, description thereof is omitted.
  • an infrared laser beam having a wavelength of 1064 nm using an Nd: YAG crystal as a laser crystal can be used.
  • the wavelength of the first laser light L1 is from the infrared wavelength region (700 nm to 2500 nm) in which the light absorption to the transparent electrode layer 3 is small and the light absorption to the photoelectric conversion layer 4 is large. It is possible to select according to the material.
  • the energy density of the first laser beam L1 varies depending on the wavelength of the laser beam, but the transmittance of the transparent electrode layer 3 and the absorption rate of the photoelectric conversion layer 4 are different, but the transparent electrode layer 3 is not removed and the photoelectric conversion layer 4 and the back surface are removed.
  • the electrode layer 5 is appropriately selected as long as it can be removed. For example, in the case of an infrared laser beam having a wavelength of 1064 nm, it can be set to 0.5 to 1.5 J / cm 2 .
  • an infrared laser beam having a wavelength of 1064 nm using an Nd: YAG crystal as a laser crystal can be used.
  • the wavelength of the second laser beam L2 is selected according to the material of the transparent electrode layer 3 from the infrared wavelength region (700 nm to 2500 nm) where the light absorption to the transparent electrode layer 3 is small and the light absorption to the photoelectric conversion layer 4 is large. Is possible.
  • the energy density of the second laser beam L2 is appropriately selected as long as the transparent electrode layer 3 can be removed, although the absorption rate of the transparent electrode layer 3 varies depending on the wavelength of the laser beam. For example, in the case of an infrared laser beam having a wavelength of 1064 nm, it can be set to 5 J / cm 2 or more.
  • FIG. 13 is a diagram showing a schematic configuration of the laser beam irradiation apparatus 40.
  • the laser beam irradiation device 40 includes an oscillator 41, a non-polarizing beam splitter 49, variable attenuators 42a and 42b, condenser lenses 47a and 47b, homogenizers 43a and 43b, and scanners 44a and 44b. And f ⁇ lenses 45 a and 45 b and a stage 46.
  • an oscillator 41, a non-polarizing beam splitter 49, condensing lenses 47a and 47b, homogenizers 43a and 43b, scanners 44a and 44b, and f ⁇ lenses 45a and 45b are equivalent to a laser light oscillation unit, and a variable attenuator. 42a and 42b are equivalent to the output adjustment mechanism.
  • the configuration of the laser light irradiation device 40 is not limited to the following.
  • the oscillator 41 emits infrared laser light that becomes the first laser light L1 and the second laser light L2.
  • the oscillator 41 includes a laser crystal such as an Nd: YAG laser rod (not shown), a laser diode for optical excitation, and the like.
  • the oscillator 31 may include a mechanical or electrochemical Q switch mechanism for pulse oscillation.
  • the oscillator 41 can emit non-polarized laser light.
  • the oscillator 41 having an output of 800 W can be used.
  • the non-polarizing beam splitter 49 transmits a part of the laser light emitted from the oscillator 41 and reflects a part thereof.
  • the non-polarizing beam splitter can transmit, for example, 50% of incident laser light and reflect 50%.
  • the laser light transmitted through the non-polarizing beam splitter 49 passes through the first laser light path constituted by the variable attenuator 42a, the condensing lens 47a, the homogenizer 43a, the scanner 44a, and the f ⁇ lens 45a, and irradiates the laminated body 1. Is done.
  • the laser beam reflected by the non-polarizing beam splitter 49 passes through a second laser beam path constituted by the condensing lens 47b, the homogenizer 43b, the scanner 44b, and the f ⁇ lens 45b, and is irradiated onto the stacked body 1.
  • the variable attenuator 42a is disposed on the first laser beam path, attenuates the incident infrared laser beam, and adjusts the output.
  • the variable attenuator 42b is disposed on the second laser beam path, attenuates the incident infrared laser beam, and adjusts the output.
  • the condensing lens 47a condenses the incident laser light on the homogenizer 43a
  • the condensing lens 47b condenses the incident laser light on the homogenizer 43b.
  • the homogenizers 43a and 43b convert the incident laser light into a square laser spot having a uniform light intensity distribution.
  • the scanners 44a and 44b scan the incident laser light by changing the direction in which the laser light is reflected.
  • the f ⁇ lenses 45a and 45b correct the scanning speed and laser spot shape of the laser light scanned by the scanners 44a and 44b.
  • the stage 46 defines the irradiation position of the laser beam on the stacked body 1.
  • the stage 46 is configured to be movable in the X direction, which is one direction parallel to the surface of the multilayer body 1 (laser light irradiated surface), and the Y direction perpendicular to the X direction, and freely laser light on the XY plane. Can be irradiated.
  • the laser beam irradiation apparatus 40 has a position control mechanism (not shown) that controls the movement of the stage 46.
  • the laminated body 1 is placed on the stage 46, and when the stage 46 moves, any point on the peripheral edge 1a of the laminated body 1 is irradiated with the laser light that has passed through the first laser light path, and the low intensity
  • the position of the laminated body 1 is adjusted so that the laser beam that has passed through the second laser beam path is irradiated to one point on the peripheral edge 1a after being irradiated with the laser beam.
  • An infrared laser beam having a wavelength of 1064 nm and a predetermined output (for example, 800 W) is emitted from the oscillator 41, and is transmitted through the non-polarizing beam splitter 49 (transmittance 50%) or reflected (reflectance 50%).
  • the laser beam divided into the first laser beam path is attenuated to a predetermined output density (for example, 30%) by the variable attenuator 42a to become a low intensity laser beam.
  • the laser light divided into the second laser light path is attenuated to a predetermined output density (for example, 70%) by the variable attenuator 42b with an attenuation factor smaller than the variable attenuator 42a, and becomes high intensity laser light. .
  • the low-intensity laser light passes through the condensing lens 47a and the homogenizer 43a, is converted into a square laser cross-sectional shape having a side of 0.6 mm, and is uniformized, and the high-intensity laser light is condensed into the condensing lens 47b and the homogenizer 43b. In the same way, it is converted and uniformed.
  • the low-intensity laser light is scanned by the scanner 44a and corrected by passing through the f ⁇ lens 45a.
  • the high-intensity laser beam is scanned by the scanner 44b and corrected through the f ⁇ lens 45b.
  • the low-intensity laser light is irradiated to one point on the peripheral edge 1a, and the high-intensity laser light is irradiated to one point on the peripheral edge 1a after being irradiated with the low-intensity laser light.
  • the laser beam is irradiated in a predetermined range, and the repetition rate of the low-intensity laser beam and the high-intensity laser beam is defined by the moving speed of the stage 46 and the stage 46.
  • the low-intensity laser light becomes laser light (first laser light L1) having an energy density from which the transparent electrode layer 3 is not removed and the photoelectric conversion layer 4 and the back electrode layer 5 are removed, and the high-intensity laser light.
  • first laser light L1 having an energy density from which the transparent electrode layer 3 is not removed and the photoelectric conversion layer 4 and the back electrode layer 5 are removed
  • high-intensity laser light Is adjusted to be a laser beam (second laser beam L2) having an energy density from which the transparent electrode layer 3 is removed.
  • the second laser beam L2 is irradiated following the first laser beam L1.
  • the region irradiated with the second laser light L2 is adjusted to be inside the region irradiated with the first laser light.
  • the first region A1 that is the region irradiated with the first laser light L1 is formed in the peripheral portion 1a, and the first region A1 includes the first region A1.
  • the position control mechanism As shown in FIG. 7, the first laser beam L1 by the scanner 44a, the second laser beam L2 by the scanner 44b, A predetermined distance ⁇ is scanned from the scanning start position S in the X-axis direction on the end of the first region A1 on the center side of the stacked body 1.
  • the scan start position is moved by a fixed distance ⁇ in the X-axis direction by the position control mechanism.
  • the scanners 44a and 44b move the irradiation positions of the first laser beam L1 and the second laser beam L2 in the direction opposite to the substrate center side in the Y-axis direction by a distance equal to the width of the laser beam in the X-axis direction. . Therefore, in the next scanning, the scanners 44a and 44b are shifted from the scanning start position S in the X-axis direction by a certain distance ⁇ , and moved in the Y-axis direction by a distance equal to the width of the laser beam in the Y-axis direction. Then, scanning is again performed for a predetermined distance ⁇ in the X-axis direction.
  • the stage 36 is moved so that the irradiation positions of the first laser beam L1 and the second laser beam L2 make a round around the power generation unit 1b. In this way, the laminate 1 is edge-dilated.
  • the first laser beam L1 and the second laser beam L2 can be simultaneously irradiated onto the stacked body 1 in the edge dilation process (St2). For this reason, it is possible to reduce the time required for the edge deration process as compared with the case where the first laser beam L1 and the second laser beam L2 are separately irradiated.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be modified within the scope not departing from the gist of the present invention.
  • one laser beam irradiation device is used, but the edge duration may be performed using a plurality of laser beam irradiation devices at the same time.
  • the edge deration process can be completed in a shorter time by using one unit per side of the laminate and performing edge deration in order on the four sides of the laminate 1 in order. .
  • the positional relationship between the irradiation position X1 of the first laser beam path and the irradiation position X2 of the second laser beam path is unchanged, but this may be variable.
  • the irradiation position X2 of the second laser light path is rotatable by 90 degrees around the irradiation position X1 of the first laser light path, it is possible to omit the rotation of the stacked body. Become.

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Abstract

【課題】シャント及びクラックの発生を防止することが可能な、レーザ光によるエッジディレーション工程を含む太陽電池の製造方法及び当該方法に用いる製造装置を提供すること。 【解決手段】透明基板2上に順に形成された、透明電極層3、光電変換層4及び裏面電極層5を含む積層体1に透明基板2側から第1のレーザ光L1を照射することで、第1のレーザ光L1が照射された第1の領域A1上の光電変換層4及び裏面電極層5を除去し、領域A1内に、第1のレーザ光L1と異なる特性を有する第2のレーザ光L2を、領域A1と離間するように照射することで、第2のレーザ光L2が照射された第1の領域A1に含まれる第2の領域A2上の透明電極層3を除去する。

Description

太陽電池モジュールの製造方法及び太陽電池モジュールの製造装置
 本発明は、エッジディレーション工程を含む太陽電池モジュールの製造方法及び当該方法に用いられる太陽電池モジュールの製造装置に関する。
 太陽電池は、光発電を行う最小単位である太陽電池セルが一枚の基板上に複数形成された太陽電池モジュールから構成されている。ここで、太陽電池モジュールの製造工程の一つに、エッジディレーションと呼ばれる工程がある。太陽電池モジュールの製造工程は一般的に、ガラス等からなる基板上に透明電極層、光電変換層、裏面電極層等を含む薄膜を一様に形成する工程を含む。ここで、基板の周縁部(周縁から一定の幅の部分)上に薄膜が存在している場合、薄膜と周縁部に取り付けられる金属フレーム等とがショートし、あるいは水分等が周縁部から浸潤することによって発電性能が低下するおそれがある。このため、薄膜の形成後に、基板の周縁部上に存在する薄膜を除去する工程であるエッジディレーションが必要となる。
 エッジディレーションには、例えばサンドブラスト法を用いる方法がある。サンドブラスト法では研磨粉をガスによって周縁部上の薄膜に噴射し、薄膜を物理的に除去する。しかしサンドブラスト法では、研磨粉が発電領域にも飛散することによって発電性能が低下する、あるいは粉塵が多量に発生する等という問題がある。この他にも回転する砥石により直接研磨する方法や薬液によってエッチングする方法等があるがそれぞれ生産性の点等において問題を有する。そこで、近年、レーザ光を用いたエッジディレーションが検討されている。
 例えば、特許文献1には、レーザーを用いる太陽電池モジュールの製造方法及が開示されている。当該製造方法ではレーザーにより、透光性基板上に順次積層された透明導電層、光電変換層、裏面電極層のうち裏面電極層及び光電変換層を除去することによってバリ防止溝が形成される。次に、バリ防止溝の外側(周縁の領域)の透明導電層、光電変換層、裏面電極層をレーザーにより除去することによって周縁分離溝が形成される。この際、レーザービームパターンの端部がバリ防止溝に重なり、レーザービームパターンの中央部がバリ防止溝の外部に到達するようにレーザを照射する。このようにして周縁分離溝を形成することにより、透明導電層の残渣が溝の壁面に付着することによって発生する裏面電極層と透明電極層との短絡(シャント)が防止されるとされている。
特開2008-66453号公報(段落[0056]、図7B)
 しかしながら、特許文献1に記載のレーザーを用いる太陽電池モジュールの製造方法では、周縁分離溝が形成される際、レーザービームパターンの中央部においては透明導電層、光電変換層及び裏面電極層が一括で除去される。ここで、透明導電層、光電変換層及び裏面電極層を一括で除去する場合、透光性基板側から照射されるレーザが裏面電極層によって反射され、熱が蓄積することによりレーザービームが照射された部分の透光性基板にクラックが発生するおそれがある。クラックは、製造された太陽電池の外観変化につながるうえ、太陽電池パネルの破損や品質低下、特に経年による水分等の浸潤による発電性能の低下等の原因になると考えられる。
 以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、シャント及びクラックの発生を防止することが可能な、レーザ光によるエッジディレーション工程を含む太陽電池の製造方法及び当該製造方法に用いる太陽電池モジュールの製造装置を提供することにある。
 上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る太陽電池モジュールの製造方法は、透明基板と、上記透明基板上に順に形成された透明電極層、光電変換層及び裏面電極層とを含む積層体に上記透明基板側から第1のレーザ光を照射することで、上記第1のレーザ光が照射された第1の領域上の上記光電変換層及び上記裏面電極層を除去する。
 上記第2のレーザ光が照射された上記第2の領域上の上記透明電極層は、上記第1の領域内に、上記第1のレーザ光と異なる特性を有する第2のレーザ光を、上記第1の領域と離間するように照射することで除去される。
 上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る太陽電池モジュールの製造装置は、透明基板と、上記透明基板上に順に形成された透明電極層、光電変換層及び裏面電極層とを含む積層体にレーザ光を照射する太陽電池モジュールの製造装置であって、レーザ光発振部と、出力調節機構と、ステージと、位置制御機構とを有する。
 上記レーザ光発振部は、赤外線波長域に含まれる波長を有するレーザ光を生成する。
 上記出力調節機構は、上記光電変換層及び上記裏面電極層を除去するときは、上記レーザ光の出力を調節することで第1のレーザ光を形成させ、上記透明電極層を除去するときは、上記レーザ光の出力を調節することで上記第1のレーザ光より高い出力を有する第2のレーザ光を形成する。
 上記ステージは、上記積層体が載置される。
 上記位置制御機構は、上記積層体に上記第1のレーザ光が照射されることで形成された上記光電変換層及び上記裏面電極層が除去された第1の領域に、上記積層体に上記第2のレーザ光が照射されることで形成された上記透明電極層が除去された第2の領域が、上記第1の領域に含まれ、かつその周縁が上記第1の領域と離間するように、上記レーザ光発振部と上記ステージの相対位置を制御する。
第1の実施形態に係る太陽電池モジュールの製造方法を示すフローチャートである。 積層体作製工程において作製される積層体の構造を示す断面図である。 積層体作製工程において作製される積層体を示す平面図である。 エッジディレーション工程における第1のレーザ光の照射の様子を説明する図である。 エッジディレーション工程における第2のレーザ光の照射の様子を説明する図である。 第1の実施形態に係るレーザ光照射装置の概略構成を示す図である。 位置制御機構によるレーザ光の照射位置制御の様子を示す図である。 モジュール化工程においてモジュール化された積層体を示す断面図である。 第2の実施形態に係るレーザ光照射装置の概略構成を示す図である。 第3の実施形態に係るレーザ光照射装置の概略構成を示す図である。 基板の移動経路を示す図である。 基板の移動経路を示す図である。 第4の実施形態に係るレーザ光照射装置の概略構成を示す図である。
 本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールの製造方法は、透明基板と、上記透明基板上に順に形成された透明電極層、光電変換層及び裏面電極層とを含む積層体に上記透明基板側から第1のレーザ光を照射することで、上記第1のレーザ光が照射された第1の領域上の上記光電変換層及び上記裏面電極層を除去する。
 上記第2のレーザ光が照射された上記第2の領域上の上記透明電極層は、上記第1の領域内に、上記第1のレーザ光と異なる特性を有する第2のレーザ光を、上記第1の領域の終周縁と離間するように照射することで除去される。
 第1のレーザ光により積層体の裏面電極層及び光電変換層が除去され、第2のレーザ光により裏面電極層及び光電変換層が上層に存在しない透明電極層が除去される。第1のレーザ光の特性(波長あるいはエネルギー密度)と第2のレーザ光の特性を異なるものとすることにより、第1のレーザ光によって透明電極層を除去せず、第2のレーザ光によって透明電極層を除去することが可能である。第1のレーザ光は透明電極層を除去しないため、第1のレーザ光の照射によって透明基板にクラックは発生しない。また、第2のレーザ光が透明電極層を除去する際には光電変換層及び裏面電極層が除去されているため、裏面電極層によって第2のレーザ光が反射されることはなく、熱の蓄積によって透明基板にクラックが発生することは防止される。さらに、第2のレーザ光を、第1の領域内に、第1の領域の周縁と離間するように照射することにより、第1のレーザ光の照射により形成された光電変換層及び裏面電極層の端面と、第2のレーザ光により透明電極層が除去される位置が離間する。これにより、透明導電層が除去される際に熱により裏面電極層が溶融し、あるいは透明導電層の残渣が上記端面に付着することにより発生する、裏面電極層と透明導電層の短絡(シャント)の発生を防止することが可能である。
 上記第1のレーザ光と上記第2のレーザ光は、赤外線波長域に含まれる同一の波長を有し、上記第2のレーザ光は、上記第1のレーザ光より高いエネルギー密度となるように照射されてもよい。
 積層体の透明電極層は、赤外線波長を有するレーザ光に対し若干の吸収を生じる。このため、レーザ光のエネルギー密度を調節することにより、透明電極層が除去されるか否かを選択することが可能である。第1のレーザ光のエネルギー密度を十分小さくし、レーザアブレーション閾値以下にすることにより、透明電極層を除去しないことが可能となる。一方、第2のレーザ光のエネルギー密度を十分大きくすることにより、(大部分が透明電極層を透過するとしても)透明電極層をレーザアブレーションにより除去させることが可能である。このため、赤外線波長を有するレーザのエネルギー密度を調節することで、第1のレーザと第2のレーザとすることが可能である。これにより、本発明の特徴となるエッジディレーションに用いられるレーザ光照射装置は、単一の赤外線レーザ光を出射することが可能なレーザ光生成機構を有していればよく、単純化することが可能である。また、赤外線レーザ光の生成機構は高調波のレーザ光の生成機構に比べて一般に安価であり、レーザ光照射装置のコストを低減することも可能である。
 上記第1のレーザ光は、緑色光波長域に含まれる波長を有し、上記第2のレーザ光は、赤外線波長域に含まれる波長を有してもよい。
 積層体の透明電極層の、緑色光波長を有するレーザ光に対する吸収率は、赤外線波長を有するレーザ光に対する吸収率に比べ著しく小さい。このため、緑色光波長を有するレーザ光を第1のレーザ光とすることにより、そのエネルギー密度に拘らず透明電極層を除去せず、光電変換層及び裏面電極層を除去することが可能である。また、赤外線波長を有するレーザを第2のレーザ光とすることにより、十分エネルギー密度を大きくすることによって透明電極層を除去することが可能である。
 上記第2のレーザ光は、上記透明基板側から上記積層体に照射されてもよい。
 第2のレーザ光が照射される際、その照射領域は第1の領域に含まれ、レーザ光を反射する裏面電極層が存在しないため、第2のレーザ光は積層体の透明基板側からに限られず、その反対側から照射することも可能である。しかし、第2のレーザ光を透明基板側から照射することにより、第1のレーザ光と同一の光学系を利用することが可能であり、エッジディレーションに用いられるレーザ光照射装置の装置を単純化することができる。また、光学系に対する除去膜の飛散が透明基板によって防がれるため、光学系の汚染を防止できる。
 上記第2の領域は、前記積層体の端部を含んでいてもよい。
 積層体の端部の透明電極層、光電変換層及び裏面電極層が全て除去されるため、後の工程において封止剤を透明基板に直接塗布することができ、封止の密着性を向上できるため、より耐湿性、耐天候性に優れた太陽電池モジュールを製造することが可能となる。
 本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールの製造装置は、透明基板と、上記透明基板上に順に形成された透明電極層、光電変換層及び裏面電極層とを含む積層体にレーザ光を照射する太陽電池モジュールの製造装置であって、レーザ光発振部と、出力調節機構と、ステージと、位置制御機構とを有する。
 上記レーザ光発振部は、赤外線波長域に含まれる波長を有するレーザ光を生成する。
 上記出力調節機構は、上記光電変換層及び上記裏面電極層を除去するときは、上記レーザ光の出力を調節することで第1のレーザ光を形成させ、上記透明電極層を除去するときは、上記レーザ光の出力を調節することで上記第1のレーザ光より高い出力を有する第2のレーザ光を形成する。
 上記ステージは、上記積層体が載置される。
 上記位置制御機構は、上記積層体に上記第1のレーザ光が照射されることで形成された上記光電変換層及び上記裏面電極層が除去された第1の領域に、上記積層体に上記第2のレーザ光が照射されることで形成された上記透明電極層が除去された第2の領域が、上記第1の領域に含まれ、かつその周縁が上記第1の領域と離間するように、上記レーザ光発振部と上記ステージの相対位置を制御する。
 出力調節機構によってレーザ光の出力が調節されることにより、1つの光学系を用いることができ、照射面でのレーザスポットの面積及びステージの移動速度を変えることなく、エネルギー密度が異なる赤外線レーザ光、即ち第1のレーザ光と第2のレーザ光を形成することが可能である。また、位置制御機構によって、第1のレーザ光により積層体の光電変換層及び裏面電極層が除去された第1の領域に、第2のレーザ光により透明電極層が除去される第2の領域が含まれ、かつその周縁が第1の領域と離間するようにレーザスポット位置を制御される。これにより、透明基板へのクラックの発生及びシャントの発生を防止することが可能となる。
 以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
 (第1の実施形態)
 本発明の第1の実施形態について説明する。
 図1は、第1の実施形態に係る太陽電池モジュールの製造方法を示すフローチャートである。同図に示すように、本実施形態に係る太陽電池モジュールの製造方法は、積層体を作製する工程(St1)と、エッジディレーション工程(St2)と、モジュール化工程(St3)とを有する。なお、本実施形態に係る太陽電池の製造方法はこれ以外の工程を含んでもよい。以下、それぞれの工程について説明する。
 [積層体を作製する工程(St1)]
 積層体を作製する工程(St1)について説明する。
 図2は、本工程によって作製される積層体1を示す断面図である。図3は、積層体1を示す平面図である。
 積層体1は、透明基板2上に、透明電極層3、光電変換層4及び裏面電極層5を積層することによって形成される。透明基板2は、例えば1m×1m、厚さ5mmのサイズを有する白板ガラス(Fe成分が除去されたガラス)からなる。なお、透明基板2は、これ以外にも青板ガラス(Fe成分が除去されていないガラス)、ホウケイ酸ガラス、ソーダライムガラス、無アルカリガラス、シリカガラス、鉛ガラス等の各種ガラス、合成樹脂等からなるものであってもよく、サイズもこれに限られない。
 最初に、透明電極層3を積層する。透明電極層3は、透明基板2上に熱CVD(Chemical Vapor Deposition)法により厚さ1μmのSnO薄膜を成膜することにより形成することができる。透明電極層3はSnO以外にも、ZnO、ITO(Indium Tin Oxide)等の透明導電性酸化物(TCO:Transparent Conductive Oxide)等、光透過性が高い導電性材料からなるものとすることが可能であり、厚さは適宜変更することが可能である。成膜方法も熱CVD法に限られず、スパッタリング法、塗布等であってもよい。
 次に、透明電極層3を分離する。透明電極層3にNd:YAG(Yttrium Aluminum Garnet)をレーザ結晶とする赤外線レーザ光(波長:1064nm)を照射することにより、透明電極層3を線状に除去し(レーザスクライビング)、分離線3sを形成する。分離線3sは一方向に平行に複数が配列するように形成することができる。レーザ光の波長、出力は適宜選択され、レーザ光は連続波であってもよい。透明電極層3の分離は、後述する光電変換層4により生成される電流を直列に接続するために行われ、分離線3sは例えば、一方向に平行に複数が配列するように形成される。透明電極層3の分離はレーザスクライビングによるものに限られず、他の方法を用いてもよい。また、透明電極層3の分離は透明電極層3上に他の層が形成された後に施されてもよい。
 次に、光電変換層4を積層する。光電変換層4は、透明電極層3上にプラズマCVD法により厚さ30nmのBドープアモルファスSi膜(p層)、厚さ300nmのアモルファスSi膜(i層)、厚さ30nmのPドープ微結晶Si(n層)を順に成膜することにより形成することができる。光電変換層4はこれ以外にも、光電変換が可能な構造であればよく、pin接合の繰り返し構造、すなわちpinpinのタンデム型、pinpinpinのトリプル型等の構造とすることができる。また、例えばp層とi層の間に配置されるバッファー層や、光の屈折率を調整するTCO層等の中間層を有していてもよい。成膜方法もプラズマCVD法に限られない。
 次に、光電変換層4を分離する。光電変換層4にNd:YAGをレーザ結晶とする第2次高調波のグリーンレーザ光(波長:532nm)を照射することにより光電変換層4を線状に除去し、分離線4sを形成する。レーザ光の波長、出力は適宜選択され、レーザ光は連続波であってもよい。光電変換層4の分離は、後述する裏面電極層5が透明電極層3と接続するために行われ、分離線4sは例えば、分離線3sと異なる位置に、分離線3sと平行に複数が配列するように形成される。光電変換層4の分離はレーザスクライビングによるものに限られず、他の方法を用いてもよい。また、光電変換層4の分離は、光電変換層4上に他の層が形成された後に施されてもよい。
 次に、裏面電極層5を積層する。裏面電極層5は、光電変換層4上にスパッタリング法により厚さ300nmのAgを成膜することにより形成することができる。裏面電極層5はこれ以外にも、Al、Cr、Mo、W、Ti等の光電変換層4を透過した光を反射することが可能な導電性材料からなるものとすることが可能であり、厚さは適宜変更することが可能である。成膜方法もスパッタリング法に限られず、CVD法、塗布法等であってもよい。
 次に、光電変換層4及び裏面電極層5を分離する。光電変換層4及び裏面電極層5にNd:YAGをレーザ結晶とする赤外線レーザ光(波長:1064nm)、あるいはNd:YAGをレーザ結晶とする第2次高調波のグリーンレーザ光(波長:532nm)を照射することにより、光電変換層4及び裏面電極層5を線状に除去し、セル分離線6を形成する。
セル分離線6は一方向に平行に複数が配列するように形成することができる。レーザ光の波長、出力は適宜選択され、レーザ光は連続波であってもよい。
 セル分離線6は、分離線3s及び分離線4sと異なる位置に、これらと平行に複数が形成される。レーザ光は裏面電極層5によって反射されないように透明基板2側から入射される。セル分離線6を形成することにより、光電変換層4で生成された電流が透明電極層3及び裏面電極層5を通じて隣接する光電変換層4に流通することが可能となり、セルが分離される。光電変換層4及び裏面電極層5の分離はレーザスクライビングによるものに限られず、他の方法を用いてもよい。
 以上のようにして、図2及び図3に示す積層体1が形成される。なお、積層体1の作製方法は上述のものに限られず、適宜変更することが可能である。また、積層体1は、上述した層以外の層を含むものであってもよい。図3に示すように、積層体1の周縁から一定の幅の部分を周縁部1aとし、積層体1の周縁部1a以外の部分を発電に寄与する発電部1bとする。
 [エッジディレーション工程(St2)]
 エッジディレーション工程は、積層体1の周縁部1a上に存在する透明電極層3、光電変換層4及び裏面電極層5を除去する工程である。これにより、これらの層と後述するモジュール化工程(St3)で周縁部1aに取り付けられる金属フレーム等とがショートし、あるいは太陽電池モジュールとして完成された後に、周縁部1aから水分等が浸潤することを防止することが可能となる。
 以下に示すエッジディレーション工程では、最初に、周縁部1a上に第1のレーザ光L1が照射されることにより光電変換層4及び裏面電極層5が除去された第1の領域A1(図4)が形成される。次に、第1の領域A1上に第2のレーザ光L2が照射されることにより透明電極層3が除去された第2の領域A2(図5)が形成される。本実施形態のエッジディレーション工程では、第1のレーザ光L1及び第2のレーザ光L2が同一の波長を有する場合について説明する。
 第1のレーザ光L1の積層体1への照射について説明する。
 図4は、第1のレーザ光L1を照射する様子を説明する図である。
 図4(a)に示すように、積層体1の周縁部1aに透明基板2側から第1のレーザ光L1を照射する。第1のレーザ光L1は、所定の大きさに整形されたレーザスポットを走査し、レーザ光の照射位置に対する積層体1の相対的位置を移動させることにより所定の範囲に照射される。
 第1のレーザ光L1は透明電極層3を透過して光電変換層4に吸収され、光電変換層4が除去されることにより、その上層である裏面電極層5も除去される。透明電極層3は除去されることなく残存する。これにより、図4(b)に示すように、第1のレーザ光L1が照射された領域である第1の領域A1上に透明電極層3が露出する。また、第1の領域A1上の光電変換層4及び裏面電極層5が除去されることによって光電変換層4の端面4tと、裏面電極層5の端面5tが新たに形成される。図4(c)は第1のレーザ光L1が照射された第1の領域A1の範囲を示す平面図である。
 第1のレーザ光L1は赤外線波長域に含まれる波長を有するレーザ光(赤外線レーザ光)とすることが可能である。赤外線レーザ光は透明電極層3で若干吸収されるものの大部分は透過し、光電変換層4に到達して吸収される。このため、第1のレーザ光L1を適切なエネルギー密度とすることにより、透明電極層3をレーザアブレーションすることなく、光電変換層4のみをレーザアブレーションすることが可能である。また、上述のように、通常、光電変換層4はCVD法等によって積層されるのに対し、裏面電極層5はスパッタ法等によって積層される。このため、光電変換層4の透明電極層3に対する密着性に対して、裏面電極層5の光電変換層4に対する密着性が高い。これらのことから、透明電極層3と光電変換層4及び裏面電極層5を選択的に除去することは十分に可能である。
 具体的には、第1のレーザ光L1としてNd:YAG結晶をレーザ結晶とする波長1064nmの赤外線レーザ光を用いることが可能である。第1のレーザ光L1の波長は、透明電極層3への光吸収が小さく、光電変換層4への光吸収が大きい赤外線波長域(700nm~2500nm)から透明電極層3及び光電変換層4の材料に応じて選択することが可能である。このようなレーザ光として、Er:YAG(波長2940nm)、Ho:YAG(波長2098nm)、Yb:YAG(波長1030nm)、Nd:YVO(波長1064、1342nm)、Nd:GdVO(波長1063nm)、Tiサファイア(波長700~1000nm)等をレーザ結晶とする固体レーザ光がある。これ以外にも、ガスレーザ光、半導体レーザ光を第1のレーザ光L1としてもよい。また、レーザ光はパルス状であってもよく、連続波であってもよい。
 第1のレーザ光L1のエネルギー密度は、レーザ光の波長によって透明電極層3の透過率、光電変換層4の吸収率が異なるが、透明電極層3を除去せず、光電変換層4及び裏面電極層5を除去することが可能な範囲で適宜選択される。例えば、波長1064nmの赤外線レーザ光の場合0.5~1.5J/cmとすることが可能である。
 なお、第1のレーザ光L1及び第2のレーザ光L2のエネルギー密度は、照射面における単位面積あたりの尖頭値出力密度(W/cm)の時間積分値(J/cm)である。
 第1のレーザ光L1により透明電極層3ではアブレーションしないため、第1のレーザ光L1が照射された段階で透明基板2にクラックが発生することは防止される。また、第1のレーザ光L1の照射によって新たに形成された端面4t及び端面5tは、熱による損傷及び残渣による汚染が少ない。
 第2のレーザ光L2の積層体1への照射について説明する。
 図5は、第2のレーザ光L2を照射する様子を説明する図である。
 図5(a)に示すように、第1の領域A1に第2のレーザ光L2を照射する。第2のレーザ光L2は第1のレーザ光L1と同様に透明基板2側から照射してもよく、また、レーザ光を反射する裏面電極層5は除去されているため、透明基板2側と反対側から照射してもよい。第2のレーザ光が照射された領域である第2の領域A2は、その周縁が第1の領域A1の周縁と離間した領域とすることができる。第2のレーザ光L2は、所定の大きさに整形されたレーザスポットを走査し、レーザ光の照射位置に対する積層体1の相対的位置を移動させることにより所定の範囲に照射される。
 第2のレーザ光L2は、第1の領域A1上に存在する露出する透明電極層3に吸収され、透明電極層3は除去される。これにより図5(b)に示すように、第2のレーザ光L2が照射された領域である第2の領域A2上に透明基板2が露出し、第2の領域A2上の透明電極層3が除去されることによって形成された、透明電極層3の新たな端面3tが形成される。端面3tの位置は、第1のレーザ光L1の照射によって形成された端面4t及び端面5tの位置と離間する。図5(c)は第2のレーザ光L2が照射された第2の領域A2の範囲を示す平面図である。第1の領域A1上に形成された第2の領域A2の範囲をA1+A2として示す。
 第2のレーザ光L2は、第1のレーザ光L1と同一の波長を有するレーザとすることが可能である。上述のように赤外線レーザ光は、大部分が透明電極層3を透過するが、若干は透明電極層3に吸収される。このため、第1のレーザ光L1と同一の波長であっても、そのエネルギー密度を十分大きくすることによって透明電極層3に透明電極層3が除去されるに十分なエネルギーを印加することが可能である。
 具体的には、第2のレーザ光L2は、Nd:YAG結晶をレーザ結晶とする波長1064nmの赤外線レーザを用いることが可能である。第2のレーザ光L2は、第1のレーザ光L1と同一の波長を有し、第1のレーザ光L1より大きいエネルギー密度を有するものとすることが可能である。
 第2のレーザ光L2のエネルギー密度は、レーザの波長によって透明電極層3の吸収率が異なるが、透明電極層3を除去することが可能な範囲で適宜選択される。例えば、波長1064nmの赤外線レーザの場合5J/cm以上とすることが可能である。第2のレーザ光L2として、第1のレーザ光L1より出力が高い、あるいは第1のレーザ光L1よりレーザスポット面積が小さいレーザ光を用いることが可能である。第2のレーザ光L2はパルス状に限られず、連続波であってもよい。第1のレーザ光L1が連続波である場合であっても、第2のレーザ光L2をパルス状とすることも可能である。
 第2のレーザ光L2が照射される際、第1の領域A1上には第2のレーザ光L2を反射し熱の蓄積の原因となる裏面電極層5(及び光電変換層4)が存在しないため、第2のレーザ光L2が照射されることによって生じる熱の蓄積が生じず、透明基板2にクラックが生じることが防止される。
 また、第2の領域A2を、その周縁が第1の領域A1と離間した領域とすることによって、第1のレーザ光L1によって形成された端面4t及び端面5tと、透明電極層3が除去される位置とが離間する。これにより、第2のレーザ光L2によって除去された透明電極層3の残渣が裏面電極層5及び光電変換層4の端面に付着することによって発生するシャントを防止することが可能である。
 以上のように、本実施形態のエッジディレーションでは、第1のレーザ光L1により光電変換層4及び裏面電極層5を除去し、第2のレーザ光L2により透明電極層3を除去することにより、透明基板2へ印加される熱を低減し、クラックの発生を防止することが可能である。また、第1のレーザ光L1により形成される端面4t及び5t、第2のレーザ光L2により形成される3tの溶融及び残渣の付着を低減し、シャントを防止することが可能である。さらに、第1のレーザ光L1と第2のレーザ光L2は同一の赤外線波長を有するため、第1のレーザ光L1及び第2のレーザ光L2を生成するレーザ光生成機構を単一のものとすることが可能である。
 以上のようにして積層体1がエッジディレーションされる。
 エッジディレーション工程(St2)に用いられるレーザ光照射装置10について説明する。
 図6はレーザ光照射装置10の概略構成を示す図である。
 同図に示すようにレーザ光照射装置10は、発振器11と、可変減衰器12と、集光レンズ17と、ホモジナイザ13と、スキャナ14と、fθレンズ15と、ステージ16とを有する。レーザ光照射装置10においては発振器11、集光レンズ17、ホモジナイザ13、スキャナ14及びfθレンズ15がレーザ光発振部に相等し、可変減衰器12が出力調節機構に相等する。レーザ光照射装置10の構成は以下に示すものに限られない。
 発振器11は、第1のレーザ光L1及び第2のレーザ光L2となる赤外線レーザを出射する。発振器11は、図示しないNd:YAGレーザロッド等のレーザ結晶、光励起用のレーザダイオード等を内蔵する。発振器11はパルス発振するための機械的あるいは電気化学的Qスイッチ機構を備えていてもよい。第1のレーザ光L1と第2のレーザ光L2を同一波長の赤外線レーザ光とすることにより、発振器11は単一の赤外線レーザ光を出射することが可能な構造とすることができる。
 可変減衰器12は、発振器11から出射された赤外線レーザ光を減衰させ、出力を調節する。可変減衰器12はビームスプリット型あるいはフレネル反射型のものを用いることが可能である。ビームスプリット型可変減衰器はレーザ光が直線偏光である場合に用いられ、λ/2波長板と偏光ビームスプリッタとからなる。λ/2波長板によりレーザ光の偏光方向を回転させ、偏光ビームスプリッタによりレーザ光をs偏光とp偏光に分離し、減衰させるものである。フレネル反射型可変減衰器はレーザ光が無偏光である場合に用いられ、反射コーティングを施されたミラーと反射防止コーティングが施されたコンペンセータ(光軸補償板)とからなる。反射ミラーの角度を変えることで入射するレーザ光の透過率を可変し減衰させるものである。
 集光レンズ17は、可変減衰器12から出射されたレーザ光を、ホモジナイザ13に集光する。ホモジナイザ13は、入射するレーザのビーム断面形状を変換して均一な光強度分布とする。レーザ光照射装置10は、断面形状が1辺0.6mmの正方形である光ファイバをホモジナイザ13として有する。ホモジナイザ13により、入射した赤外線レーザ光は均一な光強度分布を有する正方形のレーザ断面形状に変換される。ホモジナイザ13の構成はこれに限られず、屈折型(マイクロレンズアレイ、非球面レンズ等)、あるいは反射型(ライトパイプ、非球面ミラー等)のものを用いることが可能である。
 スキャナ14は、レーザ光を反射する方向を推移させることによって入射するレーザ光を走査させる。スキャナ14は回転する多面体のミラーからなるポリゴンスキャナ、外部磁界により振動するミラーからなるガルバノスキャナ、共振により振動するミラーからなるレゾナントスキャナ等の種々の形態のスキャナから選択することが可能である。
 fθレンズ15は、スキャナ14による走査されたレーザ光の走査速度及びレーザスポット形状を補正する。スキャナ14によって走査されたレーザ光は、その反射角度によって照射対象物(積層体1)に照射された際の走査速度及びレーザスポット形状が変動するが、fθレンズ15によりこれを補正することが可能である。
 ステージ16は、積層体1に対するレーザ光の照射位置を規定する。ステージ16は、積層体1の面(レーザ被照射面)に平行な一方向であるX方向及びX方向に直交するY方向に移動可能に構成され、X-Y平面上に自在にレーザ光を照射させることを可能とする。レーザ光照射装置10は、ステージ16の移動を制御する図示しない位置制御機構を有する。
 以上のように構成されたレーザ光照射装置10によるエッジディレーションの一例について説明する。
 ステージ16に積層体1が載置され、ステージ16が移動することにより積層体1の周縁部1a上のいずれかの点にレーザ光が照射されるように積層体1の位置が調節される。発振器11から1064nmの波長及び所定の出力を有する赤外線レーザ光が出射され、可変減衰器12により出力が調節される。当該レーザ光はホモジナイザ13により一辺が0.6mmの正方形のレーザ断面形状に変換され、均一化される。
 当該レーザ光はスキャナ14により走査され、fθレンズ15を通過して補正され、積層体1の上記一点に照射され、レーザスポットの面積により出力密度が規定される。ステージ16が移動することにより、レーザ光が所定の範囲に照射され、ステージ16及の移動速度によりレーザ光の繰返し周波数が規定される。ここで、当該レーザ光は、透明電極層3が除去されず、光電変換層4及び裏面電極層5が除去されるエネルギー密度を有するレーザ光(第1のレーザ光L1)となるように調節される。位置制御機構によってステージ16の移動が制御されることにより、周縁部1a内に第1のレーザ光L1が照射された領域である第1の領域A1が形成されていく。
 次に、ステージ16が移動することにより、第1の領域A1上のいずれかの点にレーザ光が照射されるように積層体1の位置が調節される。可変減衰器12によって出力が変更され、ステージ16の移動速度によってレーザ光の繰返し周波数が規定される。当該レーザ光は、透明電極層3が除去されるエネルギー密度を有するレーザ光(第2のレーザ光L2)となるように調節される。位置制御機構によってステージ16の移動が制御されることにより、第1の領域A1内に第2のレーザ光が照射された領域である第2の領域A2が形成されていく。
 位置制御機構は、第2の領域A2の周縁が第1の領域A1の周縁と離間するようにステージ16の移動を制御してもよい。この場合、第1の領域A1と第2の領域A2の面積を小さくできるので、レーザ光走査時間が短縮でき、スループットの向上につながる。或いは、第1の領域部が積層体1の端に及ぶ場合、すなわち第1の領域A1が積層体1の端部を含む場合は、第2の領域A2も同一の積層体1の端部を含んでもよい。この場合、積層体1の端部の各層が全て除去されるため、後工程において基板の封止剤を積層体1に直接塗布することができ、封止の密着性を向上できるため、より耐湿性、耐天候性に優れた太陽電池パネルを作製することができる。
 図7は、位置制御機構によるレーザ光の照射位置制御の様子を示す図である。
 位置制御機構は、例えば、積層体1の1辺のエッジディレーションを行う際、スキャナ14により、第1のレーザ光L1を、第1の領域A1の積層体1の中心側における端部上をX軸方向に走査開始位置Sから所定の距離α走査させる。1回の走査が終わると、位置制御機構によりX軸方向に一定距離βだけ走査開始位置を移動させる。その後、スキャナ14は第1のレーザ光L1の照射位置をY軸方向において基板中心側と反対方向に、レーザ光の幅と等しい距離だけ移動する。したがって、次の走査ではスキャナ14はX軸方向においては走査開始位置Sから一定距離βだけずれた位置であってY軸方向においてはレーザ光のY軸方向の幅と等しい距離だけ移動した位置から、再びX軸方向に所定の距離αだけ走査する。この工程を繰り返し、Y軸方向において予定の範囲への照射が終わると、位置制御機構によりレーザ光L1の走査開始位置を、先述の走査開始位置SからX軸方向に所定の距離αおよびレーザ光のX軸方向の幅と等しい距離だけ移動する。
 このようにスキャナ14および位置制御機構を使用しながら、第1のレーザ光L1の照射位置が発電部1bの周りを一周するようにステージ16を移動させる。つまり、第1のレーザ光L1は領域A1の範囲をすべて走査し照射される。また、第2のレーザ光L2も第1のレーザ光L1と同様に、スキャナ14の走査および位置制御機構を使用しながら、ステージ16を移動させることで、領域A1中の、より積層体1の外周側であって外周に接する部分を一周するように領域A2を形成できる。このようにして、積層体1のエッジディレーションを行うことができる。
 以上のように、発振器11から出射されるレーザ光を赤外線レーザ光とすることにより、エネルギー密度を調節することで第1のレーザ光L1と第2のレーザ光L2を形成することが可能であり、単一のレーザ光生成機構を有するレーザ光照射装置を用いることが可能である。
[モジュール化工程(St3)]
 図8は、モジュール化工程によりモジュール化された積層体1を示す図である。
 モジュール化工程St3は、積層体1を太陽電池モジュールとして完成させる工程である。なお、この工程の前に、積層体1を洗浄する工程を設けてもよい。本実施形態に係る太陽電池モジュールの製造方法においては、サンドブラスト法を用いる場合のように研磨粉等が発生することはないため、積層体1を洗浄する工程を省略することも可能である。
 積層体1に、透明電極層3及び裏面電極層5のそれぞれに接続する図示しない配線を取り付ける。配線は、例えばハンダペーストのリフロー、導電性の接着剤による封止、メッキ等の方法によって形成することが可能である。
 次に、裏面電極層5上に絶縁性樹脂からなる絶縁層7を形成する。絶縁性樹脂は例えばEVA(Ethylene Vinyl Acetate Copolymer)からなるものとすることが可能である。次に、絶縁層7上に防湿性が高い材料からなる保護層8を形成する。保護層8は、順に積層されたPET(Polyethylene Terephthalate)、Al、PETからなるものとすることが可能である。絶縁層7及び保護層8は、積層体1の裏面電極層5側をEVAシート及びPET/Al/PETシートによって被覆し、減圧下でラミネートすることにより形成することができる。次に、保護層8上に図示しないフレームを取り付け、積層体1がモジュール化される。このようなモジュール化工程は一例であり、ここに示すものに限られない。
 以上のようにして太陽電池モジュールが製造される。
 本実施形態に係る太陽電池モジュールの製造方法では、エッジディレーション工程St2によって周縁部1aの透明電極層3、光電変換層4及び裏面電極層5が除去されるのため、フレームとこれらの層を確実に絶縁することが可能である。また、透明基板2、絶縁層7及び保護層8の周縁と、透明電極層3、光電変換層4及び裏面電極層5は離間しているため、透明基板2、絶縁層7及び保護層8の周縁から水分等が浸潤し、発電性能が低下することを防止することが可能である。
 (第2の実施形態)
 本発明の第2の実施形態について説明する。
 第1の実施形態と同一の内容については記載を省略する。
 本実施形態に係る太陽電池モジュールの製造方法は、積層体を作製する工程(St1)と、エッジディレーション工程(St2)と、モジュール化工程(St3)とを有する。積層体を作製する工程(St1)、及びモジュール化工程(St3)は第1の実施形態に係る太陽電池モジュールの製造方法と同一であるので記載を省略する。
 [エッジディレーション工程(St2)]
 第2の実施形態のエッジディレーション工程は、第1のレーザ光L1と第2のレーザ光L2の波長が異なる点で第1の実施形態のエッジディレーション工程と異なる。
 第1のレーザ光L1は緑色光波長領域に含まれる波長を有するレーザ光(グリーンレーザ光)とすることが可能である。グリーンレーザ光は透明電極層3を透過し、光電変換層4に到達して吸収される。グリーンレーザ光の透明電極層3の透過率は、赤外線レーザ光の透明電極層3の透過率より著しく大きい。このため、第1のレーザ光L1をグリーンレーザ光とすることにより、透明電極層3を除去せず、光電変換層4のみを除去することが可能である。また、上述のように、通常、光電変換層4はCVD法等によって積層されるのに対し、裏面電極層5はスパッタ法等によって積層される。このため、光電変換層4の透明電極層3に対する密着性に対して、裏面電極層5の光電変換層4に対する密着性が高い。これらのことから、第1のレーザ光L1をグリーンレーザ光とすることにより透明電極層3を除去せず、光電変換層4及び裏面電極層5を除去することは十分に可能である。
 具体的には、第1のレーザ光L1としてNd:YAG結晶をレーザ結晶とする第2次高調波(波長532nm)のグリーンレーザ光を用いることが可能である。第1のレーザ光L1の波長は、透明電極層3の透過率が大きい緑色光波長域(500nm~570nm)から透明電極層3及び光電変換層4の材料に応じて選択することが可能である。このようなレーザ光として、Nd:YVO(波長1064nm)Nd:GdVO(波長1064nm)をレーザ結晶とし、第2次高調波波長変換した固体レーザ光(それぞれ波長532nm)、GaN(波長531nm)の固体レーザ光、Arイオンレーザ光(波長515nm)、銅蒸気レーザ光(波長511nm)等のガスレーザ光、ZnCdSeを活性層とする半導体レーザ光等がある。また、レーザ光はパルス状であってもよく、連続波であってもよい。
 第1のレーザ光L1のエネルギー密度は、レーザ光の波長によって光電変換層4の吸収率が異なるが、透明電極層3にほとんど吸収されないため、光電変換層4及び裏面電極層5を除去するのに十分な大きさとすることが可能である。例えば、波長532nmのグリーンレーザ光の場合、0.5J/cm以上とすることが可能である。
 第2のレーザ光L2は、赤外線波長域に含まれる波長を有するレーザ光(赤外線レーザ光)とすることが可能である。上述のように赤外線レーザ光は、大部分が透明電極層3を透過するが、若干は透明電極層3に吸収される。このため、エネルギー密度を十分大きくすることによって透明電極層3に透明電極層3が除去されるに十分なエネルギーを印加することが可能である。
 具体的には、第2のレーザ光L2として、Nd:YAG結晶をレーザ結晶とする波長1064nmの赤外線レーザ光を用いることが可能である。第1のレーザ光L1の波長は、透明電極層3への光吸収が小さく、光電変換層4への光吸収が大きい赤外線波長域(700nm~2500nm)から透明電極層3の材料に応じて選択することが可能である。このようなレーザ光として、Er:YAG(波長2940nm)、Ho:YAG(波長2098nm)、Yb:YAG(波長1030nm)、Nd:YVO(波長1064、1342nm)、Nd:GdVO(波長1063nm)、Tiサファイア(波長700~1000nm)等をレーザ結晶とする固体レーザ光がある。これ以外にも、ガスレーザ光、半導体レーザ光を第1のレーザ光L1としてもよい。また、レーザ光はパルス状であってもよく、連続波であってもよい。
 第2のレーザ光L2のエネルギー密度は、レーザ光の波長によって透明電極層3の吸収率が異なるが、透明電極層3を除去することが可能な範囲で適宜選択される。例えば、波長1064nmの赤外線レーザ光の場合5J/cm以上とすることが可能である。第2のレーザ光L2はパルス状に限られず、連続波であってもよい。
 第2のレーザ光L2が照射される際、第1の領域A1上には第2のレーザ光L2を反射し熱の蓄積の原因となる裏面電極層5(及び光電変換層4)が存在しないため、第2のレーザ光L2が照射されることによって生じる熱の蓄積が生じず、透明基板2にクラックが生じることが防止される。
 また、第2の領域A2を、その周縁が第1の領域A1と離間した領域とすることによって、第1のレーザ光L1によって形成された端面4t及び端面5tと、透明電極層3が除去される位置とが離間する。これにより、第2のレーザ光L2によって除去された透明電極層3の残渣が裏面電極層5及び光電変換層4の端面に付着することによって発生するシャントを防止することが可能である。
 以上のように、本実施形態のエッジディレーションでは、第1のレーザ光L1により光電変換層4及び裏面電極層5を除去し、第2のレーザ光L2により透明電極層3を除去することにより、透明基板2へ印加される熱を低減し、クラックの発生を防止することが可能である。また、第1のレーザ光L1により形成される端面4t及び5t、第2のレーザ光L2により形成される3tの溶融及び残渣の付着を低減し、シャントを防止することが可能である。
 以上のようにして積層体1がエッジディレーションされる。
 エッジディレーション工程(St2)に用いられるレーザ光照射装置20について説明する。
 図9はレーザ光照射装置20の概略構成を示す図である。
 同図に示すようにレーザ光照射装置20は、発振器21と、集光レンズ27と、ホモジナイザ23と、スキャナ24と、fθレンズ25と、ステージ26とを有する。レーザ光照射装置20においては発振器21、集光レンズ27、ホモジナイザ23、スキャナ24及びfθレンズ25がレーザ光発振部に相等する。レーザ光照射装置20の構成は以下に示すものに限られない。
 レーザ光照射装置20は、第1の実施形態に係るレーザ光照射装置10と発振器の構成が異なり、また、可変減衰器を有しない。以下、第1の実施形態に係るレーザ光照射装置10と異なる点を中心に説明する。
 本実施形態に係るレーザ光照射装置20の発振器21は、第1のレーザ光L1となるグリーンレーザ光及び第2のレーザ光L2となる赤外線レーザ光を出射する。発振器21は、Nd:YAGレーザロッド等のレーザ結晶、光励起用のレーザダイオード等を内蔵する。発振器21は、レーザ結晶から生成されるレーザ光(1064nm)を第2次高調波(波長532nm)とする図示しない非線形結晶を備え、赤外線レーザ光とグリーンレーザ光を切り替えて出射することを可能な構造とすることができる。
 本実施形態に係るレーザ光照射装置20は可変減衰器を有しない。
 第1の実施形態に係るレーザ光照射装置10と異なり、発振器21から生成されるレーザ光の出力を調節する必要がないため、可変減衰器を設けないことが可能である。
 これら以外の構成(ホモジナイザ23、スキャナ24、fθレンズ25、ステージ26)は第1の実施形態に係るレーザ光照射装置10と同様の構成とすることができる。
 以上のように構成されたレーザ光照射装置20によるエッジディレーションの一例について説明する。
 ステージ26に積層体1が載置され、ステージ26が移動することにより積層体1の周縁部1a上のいずれかの点にレーザ光が照射されるように積層体1の位置が調節される。発振器21から532nmの波長及び所定の出力を有するグリーンレーザ光が出射される。出射されたレーザ光は、集光レンズ27によりホモジナイザ23に集光される。当該レーザ光はホモジナイザ23により一辺が0.6mmの正方形のレーザ断面形状に変換され、均一化される。
 グリーンレーザ光はスキャナ24により走査され、fθレンズ25を通過して補正され、積層体1の上記一点に第1のレーザ光L1として照射される。位置制御機構によってステージ26の移動が制御されることにより、周縁部1a内に第1のレーザ光L1が照射された領域である第1の領域A1が形成されていく。
 次に、ステージ16が移動することにより、第1の領域A1上のいずれかの点にレーザ光が照射されるように積層体1の位置が調節される。発振器21から1064nmの波長及び所定の出力を有する赤外線レーザ光が出射される。当該レーザ光はホモジナイザ23により一辺が0.6mmの正方形のレーザ断面形状に変換され、均一化される。
 赤外線レーザはスキャナ24により走査され、fθレンズ25を通過して補正され、積層体の上記一点に第2のレーザ光L2として照射される。位置制御機構によってステージ26の移動が制御されることにより、第1の領域A1内に第2のレーザ光が照射された領域である第2の領域A2が形成されていく。
 位置制御機構は、例えば、積層体1の1辺のエッジディレーションを行う際、図7に示すように、スキャナ24により、第1のレーザ光L1を、第1の領域A1の積層体1の中心側における端部上をX軸方向に走査開始位置から一定の距離走査させながら、位置制御機構によりX軸方向に所定距離移動させる。その後、スキャナ24は第1のレーザ光L1の照射位置をY軸方向において基板中心側と反対方向に、レーザ光の幅と等しい距離だけ移動する。その後、スキャナ24はX軸方向の走査開始位置に戻り、再びX軸方向に一定の距離走査する。このようにスキャナ24および位置制御機構を使用しながら、第1のレーザ光L1の照射位置が発電部1bの周りを一周するようにステージ26を移動させる。また、第2のレーザ光L2も第1のレーザ光L1と同様に、スキャナ24の走査および位置制御機構を使用しながら、照射位置がより外周側を一周するようにステージ26を移動させる。このようにして、積層体1がエッジディレーションされる。
 以上のようにして第2の実施形態に係るエッジディレーション工程St2が実施される。
 以下、第1の実施形態に係る太陽電池モジュールの製造方法と同様に太陽電池モジュールが製造される。
 本実施形態に係る太陽電池モジュールの製造方法では、エッジディレーション工程St2によって周縁部1aの透明電極層3、光電変換層4及び裏面電極層5が除去されるのため、フレームとこれらの層を確実に絶縁することが可能である。また、透明基板2、絶縁層7及び保護層8の周縁と、透明電極層3、光電変換層4及び裏面電極層5は離間しているため、透明基板2、絶縁層7及び保護層8の周縁から水分等が浸潤し、発電性能が低下することを防止することが可能である。
 (第3の実施形態)
 本発明の第3の実施形態について説明する。
 第1の実施形態と同一の内容については記載を省略する。
 本実施形態に係る太陽電池モジュールの製造方法は、積層体を作製する工程(St1)と、エッジディレーション工程(St2)と、モジュール化工程(St3)とを有する。積層体を作製する工程(St1)及びモジュール化工程(St3)は第1の実施形態に係る太陽電池モジュールの製造方法と同一であるので記載を省略する。
 [エッジディレーション工程(St2)]
 第3の実施形態のエッジディレーション工程は、第1の実施形態及び第2の実施形態において、第1のレーザ光L1が積層体1を照射対象となる基板1枚分照射完了した後第2のレーザ光L2を照射していたことに対し、第1のレーザ光L1が積層体1を照射対象となる基板1枚分照射完了しないうちに第2のレーザ光L2を照射開始する点で、第2の実施形態のエッジディレーション工程と異なる。
 第1のレーザ光L1としてNd:YAG結晶をレーザ結晶とする波長1064nmの赤外線レーザ光を用いることが可能である。第1のレーザ光L1の波長は、透明電極層3への光吸収が小さく、光電変換層4への光吸収が大きい赤外線波長域(700nm~2500nm)から透明電極層3及び光電変換層4の材料に応じて選択することが可能である。第1のレーザ光L1のエネルギー密度は、レーザ光の波長によって透明電極層3の透過率、光電変換層4の吸収率が異なるが、透明電極層3を除去せず、光電変換層4及び裏面電極層5を除去することが可能な範囲で適宜選択される。例えば、波長1064nmの赤外線レーザ光の場合0.5~1.5J/cmとすることが可能である。
 第2のレーザ光L2として、Nd:YAG結晶をレーザ結晶とする波長1064nmの赤外線レーザ光を用いることが可能である。第2のレーザ光L2の波長は、透明電極層3への光吸収が小さく、光電変換層4への光吸収が大きい赤外線波長域(700nm~2500nm)から透明電極層3の材料に応じて選択することが可能である。第2のレーザ光L2のエネルギー密度は、レーザ光の波長によって透明電極層3の吸収率が異なるが、透明電極層3を除去することが可能な範囲で適宜選択される。例えば、波長1064nmの赤外線レーザ光の場合5J/cm以上とすることが可能である。
 エッジディレーション工程(St2)に用いられるレーザ光照射装置30について説明する。
 図10はレーザ光照射装置30の概略構成を示す図である。
 同図に示すようにレーザ光照射装置30は、発振器31と、可変減衰器32と、λ/2波長板38と、偏光ビームスプリッタ39と、集光レンズ37a、37bと、ホモジナイザ33a、33bと、スキャナ34a、34bと、fθレンズ35a、35bと、ステージ36とを有する。レーザ光照射装置30においては発振器31、集光レンズ37a、37b、ホモジナイザ33a、33b、スキャナ34a、34b及びfθレンズ35a、35bがレーザ光発振部に相等し、可変減衰器32、λ/2波長板38及び偏光ビームスプリッタ39が出力調節機構に相等する。レーザ光照射装置30の構成は以下に示すものに限られない。
 発振器31は、第1のレーザ光L1及び第2のレーザ光L2となる直線偏光の赤外線レーザ光を出射する。発振器31は、図示しないNd:YAGレーザロッド等のレーザ結晶、光励起用のレーザダイオード等を内蔵する。発振器31はパルス発振するための機械的あるいは電気化学的Qスイッチ機構を備えていてもよい。発振器31は、直線偏光のレーザ光を出射するものとすることができる。また、発振器41は、出力500Wのものを用いることができる。
 可変減衰器32は、発振器31から出射された赤外線レーザ光を減衰させ、出力を調節する。λ/2波長板38は、レーザ光の偏光方向を回転させる。λ/2波長板38が回転することにより、後述する偏光ビームスプリッタ39が振り分けるレーザ光の出力の割合を逆転することが可能である。偏光ビームスプリッタ39は、λ/2波長板38を通過したレーザ光の一部を透過し、一部を反射する。例えば入射したレーザ光の70%を透過させ、30%を反射することが可能である。
 偏光ビームスプリッタ39が透過したレーザ光は、集光レンズ37a、ホモジナイザ33a、スキャナ34a及びfθレンズ35aによって構成される第1のレーザ光経路を通過し、積層体1に照射される。また、偏光ビームスプリッタ39が反射したレーザ光は、集光レンズ37b、ホモジナイザ33b、スキャナ34b及びfθレンズ35bによって構成される第2のレーザ光経路を通過し、積層体1に照射される。例えば、偏光ビームスプリッタ39が入射するレーザ光の30%を透過(70%を反射)させる場合、第1のレーザ光経路を通過するレーザ光が低強度レーザ光となり、第2のレーザ光経路を通過するレーザ光が高強度レーザ光となる。この場合において、前述のλ/2波長板38を回転させると、偏光ビームスプリッタが入射するレーザ光の70%を透過(30%を反射)させるようになるため、第1のレーザ光経路を通過するレーザ光が高強度レーザ光となり、第2のレーザ光経路を通過するレーザ光が低強度レーザ光となる。
 集光レンズ37aは偏光ビームスプリッタ39によって透過されたレーザ光をホモジナイザ33aに集光し、集光レンズ37bは偏光ビームスプリッタ39によって反射されたレーザ光をホモジナイザ33bに集光する。ホモジナイザ33a、33bは、入射するレーザ光を均一な光強度分布を有する正方形のレーザスポットに変換する。スキャナ34a、34bは、
レーザ光を反射する方向を推移させることによって入射するレーザ光を走査させる。fθレンズ35a、35bは、スキャナ34a、34bによって走査されたレーザ光の走査速度及びレーザスポット形状を補正する。
 ステージ36は、積層体1に対するレーザ光の照射位置を規定する。ステージ36は、積層体1の面(レーザ光被照射面)に平行な一方向であるX方向及びX方向に直交するY方向に移動可能に構成され、X-Y平面上に自在にレーザ光を照射させることを可能とする。レーザ光照射装置30は、ステージ36の移動を制御する図示しない位置制御機構を有する。
 なお、レーザ光照射装置30は、第1のレーザ光経路及び第2のレーザ経路をそれぞれ通過するレーザ光を生成する、2台の発振器31及び、それらのレーザ光を減衰させる2台の可変減衰器32を有するものとすることも可能である。レーザ光照射装置30が無偏光のレーザ光を出射する場合、偏光ビームスプリッタ39は設ける必要はない。
 以上のように構成された無偏光のレーザ光照射装置30によるエッジディレーションの一例について説明する。
 ステージ36に積層体1が載置され、ステージ36が移動することにより積層体1の周縁部1a上のいずれかの点に第1のレーザ光経路を通過したレーザ光が照射され、上記低強度レーザ光が照射された後の上記周縁部1a上の一点に第2のレーザ光経路を通過したレーザ光が照射されるように、積層体1の位置が調節される。発振器31から1064nmの波長及び所定の出力(例えば500W)を有する赤外線レーザ光が出射され、可変減衰器32により出力が調節され、λ/2波長板38を得て偏光ビームスプリッタ39を透過し、あるいは反射し、第1のレーザ光経路及び第2のレーザ光経路に分割される。なお、λ/2波長板38は透過率30%(反射率70%)とし、したがって、第1のレーザ光経路を通過するレーザ光が低強度レーザ、第2のレーザ光経路を通過するレーザ光が高強度レーザ光となる。低強度レーザ光は、集光レンズ37a、ホモジナイザ33aを通過して、一辺が0.6mmの正方形のレーザ断面形状に変換され、均一化される。高強度レーザ光は、集光レンズ37b、ホモジナイザ33bを通過して同様に変換、均一化される。
 低強度レーザ光は、スキャナ34aにより走査され、fθレンズ35aを通過して補正される。高強度レーザ光は、スキャナ34bにより走査され、fθレンズ35bを通過して補正される。低強度レーザ光は、上記周縁部1a上の一点に照射され、高強度レーザ光は、上記低強度レーザ光が照射された後の上記周縁部1a上の一点に照射される。ステージ36が移動することにより、レーザ光が所定の範囲に照射され、ステージ36の移動速度により低強度レーザ光及び高強度レーザ光の繰返し周波数が規定される。ここで、低強度レーザ光が透明電極層3が除去されず、光電変換層4及び裏面電極層5が除去されるエネルギー密度を有するレーザ光(第1のレーザ光L1)となり、高強度レーザ光が透明電極層3が除去されるエネルギー密度を有するレーザ光(第2のレーザ光L2)となるように調節される。ステージ36が移動すると、第1のレーザ光L1に後続して第2のレーザ光L2が照射されていく。この際第2のレーザ光L2が照射される領域は、第1のレーザ光が照射された領域の内側となるように調節される。位置制御機構によってステージ36の移動が制御されることにより、周縁部1a内に第1のレーザ光L1が照射された領域である第1の領域A1が形成され、第1の領域A1内に第2のレーザ光L2が照射された領域である第2の領域A2が形成されていく。
 位置制御機構は、例えば、積層体1の1辺のエッジディレーションを行う際、図7に示すように、スキャナ34aによって第1のレーザ光L1を、スキャナ34bによって第2のレーザ光L2を、第1の領域A1の積層体1の中心側における端部上をX軸方向に走査開始位置Sから所定の距離α走査させる。1回の走査が終わると、位置制御機構によりX軸方向に一定距離βだけ操作開始位置を移動させる。その後、スキャナ34a、34bは第1のレーザ光L1及び第2のレーザ光L2の照射位置をY軸方向において基板中心側と反対方向に、レーザ光の幅と等しい距離だけ移動する。したがって、次の走査ではスキャナ34a、34bはX軸方向においては走査開始位置Sから一定距離βだけずれた位置であってY軸方向においてはレーザ光のY軸方向の幅と等しい距離だけ移動した位置から、再びX軸方向に所定の距離αだけ走査する。この工程を繰り返し、Y軸方向において予定の範囲への照射が終わると、位置制御機構によりレーザ光L1及びレーザ光L2の走査開始位置を、先述の走査開始位置SからX軸方向に所定の距離αおよびレーザ光のX軸方向の幅と等しい距離だけ移動する。このようにスキャナ34a、34b及び位置制御機構を使用しながら、第1のレーザ光L1及び第2のレーザ光L2の照射位置が発電部1bの周りを一周するようにステージ36を移動させる。この際、積層体1の一辺のエッジディレーションが終了する毎に、ステージ36を移動あるいは回転させる。ここで、λ/2波長板38によりスキャナ34aから第2のレーザ光L2が、スキャナ34bから第1のレーザ光L1が照射されるように切り替えることで、ステージ36を切り替える前の移動方向と逆方向に移動させながら、第1のレーザ光L1及び第2のレーザ光L2を積層体1に照射することが可能となる。これにより、以下に示すように、積層体1を移動あるいは回転させるために必要な時間が少なくてよく、エッジディレーションに要する時間を短縮することが可能となる。
 ステージ36による積層体1の移動方法の具体例について説明する。
 図11は、高強度レーザ光と低強度レーザ光が出射されるレーザ光経路を切り替えることができない場合の積層体1の移動経路を示す図である。積層体1の全周(第1乃至第4辺)をエッジディレーションするものとし、レーザ光が照射される位置は移動しないものとする。X1は第1のレーザ光経路の照射位置を、X2は第2のレーザ光経路の照射位置を示す。ここでは、照射位置X1では第1のレーザ光L1が照射され、照射位置X2では第2のレーザ光L2が照射される。
 図11(a)に示すように、積層体1は、当初、位置(1)に位置し、レーザ光(照射位置X1において第1のレーザ光L1及び照射位置X2において第2のレーザ光L2)の照射を受けながら、ステージ36により位置(2)に移動する。これにより、積層体1の第1辺がエッジディレーションされる。次に積層体1は、位置(2)においてステージ36が積層体1の中心を回転中心として右に90°回転することで位置(3)をとり、ステージ36の移動により位置(3)から位置(4)に移動する。
 続いて、図11(b)に示すように、ステージ36により、積層体1はレーザ光の照射を受けながら位置(5)の位置に移動する。これにより積層体1の第2辺がエッジディレーションされる。次に積層体1はステージ36により回転し、位置(6)をとる。次に、積層体1は、ステージ36により位置(7)に移動し、レーザ光の照射を受けながら、位置(8)に移動する。これにより積層体1の第3辺がエッジディレーションされる。
 続いて、図11(c)に示すように、積層体1は、ステージ36により回転し、位置(9)をとり、ステージ36により位置(10)に移動し、レーザ光の照射を受けながら、位置(11)に移動する。これにより積層体1の第4辺がエッジディレーションされる。ここで、位置(2)から位置(3)への回転、位置(3)から位置(4)への移動、位置(5)から位置(6)への回転、位置(6)から位置(7)への移動、位置(8)から位置(9)への回転、位置(9)から位置(10)への移動の間にはエッジディレーションはなされない。
 一方、図12は、高強度レーザ光と低強度レーザ光が出射されるレーザ光経路を切り替えることができる場合の積層体1の移動経路を示す図である。積層体1の全周(第1乃至第4辺)をエッジディレーションするものとし、レーザ光が照射される位置は移動しないものとする。X1は第1のレーザ光L1の照射位置を、X2は第2のレーザ光L2の照射位置を示す。ここでは、照射位置X1では第1のレーザ光L1が、照射位置X2では第2のレーザ光L2が照射され、また、低強度レーザ光と高強度レーザ光が切り替えられると、照射位置X1では第2のレーザ光L2が照射され、照射位置X2では第1のレーザ光L2が照射される。
 図12(a)に示すように、積層体1は、当初、位置(1)に位置し、レーザ光(照射位置X1において第1のレーザ光L1及び照射位置X2において第2のレーザ光L2)の照射を受けながら、ステージ36により位置(2)に移動する。これにより、積層体1の第1辺がエッジディレーションされる。次に積層体1は、ステージ36により位置(3)に移動し、低強度レーザ光と高強度レーザ光が切り替えられる。積層体1は、位置(3)から、レーザ光(照射位置X2において第1のレーザ光、照射位置X1において第2のレーザ光)の照射を受けながら、ステージ36により位置(4)に移動する。これにより積層体1の第2辺がエッジディレーションされる。
 続いて、図12(b)に示すように、積層体1は、ステージ36により回転して位置(5)をとり、位置(6)に移動する。ここで、再び、低強度レーザ光と高強度レーザ光が切り替えられる。積層体1は、位置(6)から、レーザ光(照射位置X1において第1のレーザ光L1及び照射位置X2において第2のレーザ光L2)の照射を受けながら、ステージ36により位置(7)に移動する。これにより積層体1の第3辺がエッジディレーションされる。
 続いて、図12(c)に示すように、積層体1は、ステージ36により位置(8)に移動する。ここで、再び低強度レーザと高強度レーザが切り替えられる。積層体1は、位置(8)から、レーザ光(照射位置X2において第1のレーザ光、照射位置X1において第2のレーザ光)の照射を受けながら、ステージ36により位置(9)に移動する。これにより積層体1の第4辺がエッジディレーションされる。ここで、位置(2)から位置(3)への移動、位置(4)から位置(5)への回転、位置(5)から位置(6)への移動、位置(7)から位置(8)への移動の間にはエッジディレーションはなされない。
 このように、高強度レーザ光と低強度レーザ光が出射されるレーザ光経路を切り替えることができない場合、積層体1の4辺のエッジディレーションには、ステージ36による3回の移動と3回の回転が必要となる。これに対し、高強度レーザ光と低強度レーザ光が出射されるレーザ光経路を切り替えることができる場合、ステージ36による3回の移動と、1回の回転のみによって積層体1の4辺をエッジディレーションすることが可能であり、即ち、タクトタイムを低減することが可能である。
 以上のようにして、積層体1がエッジディレーションされる。
 本実施形態に係る太陽電池モジュールの製造方法では、エッジディレーション工程(St2)において、積層体1に第1のレーザ光L1と第2のレーザ光L2を同時に照射することができる。このため、第1のレーザ光L1と第2のレーザ光L2を別々に照射する場合に比べ、エッジディレーション工程に要する時間を低減することが可能である。
 (第4の実施形態)
 本発明の第4の実施形態について説明する。
 第1の実施形態と同一の内容については記載を省略する。
 本実施形態に係る太陽電池モジュールの製造方法は、積層体を作製する工程(St1)と、エッジディレーション工程(St2)と、モジュール化工程(St3)とを有する。積層体を作製する工程(St1)、エッジディレーション工程(St2)及びモジュール化工程(St3)は第1の実施形態に係る太陽電池モジュールの製造方法と同一であるので記載を省略する。
 [エッジディレーション工程(St2)]
 第4の実施形態のエッジディレーション工程は、第3の実施形態と同様に、第1のレーザ光L1と第2のレーザ光L2を同時に照射する。
 第1のレーザ光L1としてNd:YAG結晶をレーザ結晶とする波長1064nmの赤外線レーザ光を用いることが可能である。第1のレーザ光L1の波長は、透明電極層3への光吸収が小さく、光電変換層4への光吸収が大きい赤外線波長域(700nm~2500nm)から透明電極層3及び光電変換層4の材料に応じて選択することが可能である。第1のレーザ光L1のエネルギー密度は、レーザ光の波長によって透明電極層3の透過率、光電変換層4の吸収率が異なるが、透明電極層3を除去せず、光電変換層4及び裏面電極層5を除去することが可能な範囲で適宜選択される。例えば、波長1064nmの赤外線レーザ光の場合0.5~1.5J/cmとすることが可能である。
 第2のレーザ光L2として、Nd:YAG結晶をレーザ結晶とする波長1064nmの赤外線レーザ光を用いることが可能である。第2のレーザ光L2の波長は、透明電極層3への光吸収が小さく、光電変換層4への光吸収が大きい赤外線波長域(700nm~2500nm)から透明電極層3の材料に応じて選択することが可能である。第2のレーザ光L2のエネルギー密度は、レーザ光の波長によって透明電極層3の吸収率が異なるが、透明電極層3を除去することが可能な範囲で適宜選択される。例えば、波長1064nmの赤外線レーザ光の場合5J/cm以上とすることが可能である。
 エッジディレーション工程(St2)に用いられるレーザ光照射装置40について説明する。
 図13はレーザ光照射装置40の概略構成を示す図である。
 同図に示すようにレーザ光照射装置40は、発振器41と、無偏光ビームスプリッタ49と、可変減衰器42a、42bと、集光レンズ47a、47bと、ホモジナイザ43a、43bと、スキャナ44a、44bと、fθレンズ45a、45bと、ステージ46とを有する。レーザ光照射装置40においては発振器41、無偏光ビームスプリッタ49、集光レンズ47a、47b、ホモジナイザ43a、43b、スキャナ44a、44b及びfθレンズ45a、45bがレーザ光発振部に相等し、可変減衰器42a、42bが出力調節機構に相等する。レーザ光照射装置40の構成は以下に示すものに限られない。
 発振器41は、第1のレーザ光L1及び第2のレーザ光L2となる赤外線レーザ光を出射する。発振器41は、図示しないNd:YAGレーザロッド等のレーザ結晶、光励起用のレーザダイオード等を内蔵する。発振器31はパルス発振するための機械的あるいは電気化学的Qスイッチ機構を備えていてもよい。発振器41は、無偏光のレーザ光を出射するものとすることができる。また、発振器41は、出力800Wのものを用いることができる。
 無偏光ビームスプリッタ49は、発振器41から出射されたレーザ光の一部を透過し、一部を反射する。無偏光ビームスプリッタは、例えば入射したレーザ光の50%を透過し、50%反射するものとすることができる。無偏光ビームスプリッタ49が透過したレーザ光は、可変減衰器42a、集光レンズ47a、ホモジナイザ43a、スキャナ44a及びfθレンズ45aによって構成される第1のレーザ光経路を通過し、積層体1に照射される。また、無偏光ビームスプリッタ49が反射したレーザ光は、集光レンズ47b、ホモジナイザ43b、スキャナ44b及びfθレンズ45bによって構成される第2のレーザ光経路を通過し、積層体1に照射される。
 可変減衰器42aは、第1のレーザ光経路上に配置され、入射した赤外線レーザ光を減衰させ、出力を調節する。可変減衰器42bは、第2のレーザ光経路上に配置され、入射した赤外線レーザ光を減衰させ、出力を調節する。可変減衰器42aの減衰率より、可変減衰器42bの減衰率を大きくすることで、第1のレーザ光経路を通過するレーザ光が低強度レーザ光となり、第2のレーザ光経路を通過するレーザ光が高強度レーザ光となる。
 集光レンズ47aは入射したレーザ光をホモジナイザ43aに集光し、集光レンズ47bは入射したレーザ光をホモジナイザ43bに集光する。ホモジナイザ43a、43bは、入射したレーザ光を均一な光強度分布を有する正方形のレーザスポットに変換する。スキャナ44a、44bは、レーザ光を反射する方向を推移させることによって入射するレーザ光を走査させる。fθレンズ45a、45bは、スキャナ44a、44bによって走査されたレーザ光の走査速度及びレーザスポット形状を補正する。
 ステージ46は、積層体1に対するレーザ光の照射位置を規定する。ステージ46は、積層体1の面(レーザ光被照射面)に平行な一方向であるX方向及びX方向に直交するY方向に移動可能に構成され、X-Y平面上に自在にレーザ光を照射させることを可能とする。レーザ光照射装置40は、ステージ46の移動を制御する図示しない位置制御機構を有する。
 以上のように構成されたレーザ光照射装置40によるエッジディレーションの一例について説明する。
 ステージ46に積層体1が載置され、ステージ46が移動することにより積層体1の周縁部1a上のいずれかの点に第1のレーザ光経路を通過したレーザ光が照射され、上記低強度レーザ光が照射された後の上記周縁部1a上の一点に第2のレーザ光経路を通過したレーザ光が照射されるように、積層体1の位置が調節される。発振器41から1064nmの波長及び所定の出力(例えば800W)を有する赤外線レーザ光が出射され、無偏光ビームスプリッタ49を透過(透過率50%)し、あるいは反射(反射率50%)し、第1のレーザ光経路及び第2のレーザ光経路に分割される。第1のレーザ光経路に分割されたレーザ光は、可変減衰器42aにより所定の出力密度(例えば30%)に減衰されて低強度レーザ光となる。また、第2のレーザ光経路に分割されたレーザ光は、可変減衰器42bによって、可変減衰器42aより小さい減衰率によって所定の出力密度(例えば70%)に減衰されて高強度レーザ光となる。低強度レーザ光は、集光レンズ47a、ホモジナイザ43aを通過して、一辺が0.6mmの正方形のレーザ断面形状に変換され、均一化され、高強度レーザ光は、集光レンズ47b、ホモジナイザ43bを通過して同様に変換、均一化される。
 低強度レーザ光は、スキャナ44aにより走査され、fθレンズ45aを通過して補正される。高強度レーザ光は、スキャナ44bにより走査され、fθレンズ45bを通過して補正される。低強度レーザ光は、上記周縁部1a上の一点に照射され、高強度レーザ光は、上記低強度レーザ光が照射された後の上記周縁部1a上の一点に照射される。ステージ46が移動することにより、レーザ光が所定の範囲に照射され、ステージ46及の移動速度により低強度レーザ光及び高強度レーザ光の繰返し周波数が規定される。ここで、低強度レーザ光が透明電極層3が除去されず、光電変換層4及び裏面電極層5が除去されるエネルギー密度を有するレーザ光(第1のレーザ光L1)となり、高強度レーザ光が透明電極層3が除去されるエネルギー密度を有するレーザ光(第2のレーザ光L2)となるように調節される。ステージ46が移動すると、第1のレーザ光L1に後続して第2のレーザ光L2が照射されていく。この際第2のレーザ光L2が照射される領域は、第1のレーザ光が照射された領域の内側となるように調節される。位置制御機構によってステージ46の移動が制御されることにより、周縁部1a内に第1のレーザ光L1が照射された領域である第1の領域A1が形成され、第1の領域A1内に第2のレーザ光L2が照射された領域である第2の領域A2が形成されていく。
 位置制御機構は、例えば、積層体1の1辺のエッジディレーションを行う際、図7に示すように、スキャナ44aによって第1のレーザ光L1を、スキャナ44bによって第2のレーザ光L2を、第1の領域A1の積層体1の中心側における端部上をX軸方向に走査開始位置Sから所定の距離α走査させる。1回の走査が終わると、位置制御機構によりX軸方向に一定距離βだけ走査開始位置を移動させる。その後、スキャナ44a、44bは第1のレーザ光L1及び第2のレーザ光L2の照射位置をY軸方向において基板中心側と反対方向に、レーザ光のX軸方向の幅と等しい距離だけ移動する。したがって、次の走査ではスキャナ44a、44bはX軸方向の走査開始位置Sから一定距離βだけずれた位置であってY軸方向においてはレーザ光のY軸方向の幅と等しい距離だけ移動した位置から、再びX軸方向に所定の距離αだけ走査する。このようにスキャナ44a、44b及び位置制御機構を使用しながら、第1のレーザ光L1及び第2のレーザ光L2の照射位置が発電部1bの周りを一周するようにステージ36を移動させる。このようにして、積層体1がエッジディレーションされる。
 本実施形態に係る太陽電池モジュールの製造方法では、エッジディレーション工程(St2)において、積層体1に第1のレーザ光L1と第2のレーザ光L2を同時に照射することができる。このため、第1のレーザ光L1と第2のレーザ光L2を別々に照射する場合に比べ、エッジディレーション工程に要する時間を低減することが可能である。
 本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において変更され得る。
 上述した各実施形態において、レーザ光照射装置は各1台ずつ使用するものとしたが、複数台を同時に用いてエッジディレーションを実施してもよい。例えば、積層体の1辺当たり1台を使用してエッジディレーションすることにより、積層体1の4辺を順にエッジディレーションする場合より短い時間でエッジディレーション工程を完了することが可能となる。
 また、上述した各実施形態において、第1のレーザ光経路の照射位置X1及び第2のレーザ光経路の照射位置X2の位置関係は不変としたが、これを可変としてもよい。例えば、第1のレーザ光経路の照射位置X1を中心として、第2のレーザ光経路の照射位置X2が90度ずつ回転可能な構成とすることにより、積層体の回転を省略することが可能となる。
 L1 第1のレーザ
 L2 第2のレーザ
 A1 第1の領域
 A2 第2の領域
 1  積層体
 1a 周縁部
 1b 発電部
 2  透明基板
 3  透明電極層
 4  光電変換層
 5  裏面電極層
 10、20、30、40 レーザ光照射装置
 11、21、31、41 発振器
 12、22、32、42 可変減衰器
 13、23、33、43 ホモジナイザ
 14、24、34、44 スキャナ
 15、25、35、45 θレンズ
 16、26、36、46 ステージ
 17、27、37、47 集光レンズ
 38 λ/2波長板
 39 偏光ビームスプリッタ
 49 無偏光ビームスプリッタ

Claims (6)

  1.  透明基板と、前記透明基板上に順に形成された透明電極層、光電変換層及び裏面電極層とを含む積層体に前記透明基板側から第1のレーザ光を照射することで、前記第1のレーザ光が照射された第1の領域上の前記光電変換層及び前記裏面電極層を除去し、
     前記第1の領域内に、前記第1のレーザ光と異なる特性を有する第2のレーザ光を、前記第1の領域の周縁と離間するように照射することで、前記第2のレーザ光が照射された前記第2の領域上の前記透明電極層を除去する
     太陽電池モジュールの製造方法。
  2.  請求項1に記載の太陽電池モジュールの製造方法であって、
     前記第1のレーザ光と前記第2のレーザ光は、赤外線波長域に含まれる同一の波長を有し、
     前記第2のレーザ光は、前記第1のレーザ光より高いエネルギー密度となるように照射される
     太陽電池モジュールの製造方法。
  3.  請求項1に記載の太陽電池モジュールの製造方法であって、
     前記第1のレーザ光は、緑色光波長域に含まれる波長を有し、
     前記第2のレーザ光は、赤外線波長域に含まれる波長を有する
     太陽電池モジュールの製造方法。
  4.  請求項2又は3に記載の太陽電池モジュールの製造方法であって、
     前記第2のレーザ光は、前記透明基板側から前記積層体に照射される
     太陽電池モジュールの製造方法。
  5.  請求項4に記載の太陽電池モジュールの製造方法であって、
     前記第2の領域は、前記積層体の端部を含む
     太陽電池モジュールの製造方法。
  6.  透明基板と、前記透明基板上に順に形成された透明電極層、光電変換層及び裏面電極層とを含む積層体にレーザ光を照射する太陽電池モジュールの製造装置であって、
     赤外線波長域に含まれる波長を有するレーザ光を生成するレーザ光発振部と、
     前記光電変換層及び前記裏面電極層を除去するときは、前記レーザ光の出力を調節することで第1のレーザ光を形成させ、前記透明電極層を除去するときは、前記レーザ光の出力を調節することで前記第1のレーザ光より高い出力を有する第2のレーザ光を形成する出力調節機構と、
     前記積層体が載置されるステージと、
     前記積層体に前記第1のレーザが光照射されることで形成された前記光電変換層及び前記裏面電極層が除去された第1の領域に、前記積層体に前記第2のレーザ光が照射されることで形成された前記透明電極層が除去された第2の領域が、前記第1の領域に含まれ、かつその周縁が前記第1の領域と離間するように、前記レーザ光発振部と前記ステージの相対位置を制御する位置制御機構と
     を具備する太陽電池モジュールの製造装置。
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