(57)【要約】【課題】レーザースクライブ法を利用することにより、薄膜太陽電池パネルにおける積層膜の周縁部をその下地層を含めて除去する方法及び薄膜太陽電池パネルの製造方法の提供。【解決手段】下地層の形成された透明基板上に、透明電極膜、シリコン膜、及び金属膜からなる積層膜を有している薄膜太陽電池パネルの積層膜の周縁部に、出力２００Ｗ以上のＣＷレーザーから発振せしめたレーザービームを照射し、周縁部の全周に亘って積層膜をその下地層を含めて除去すること。このように周縁部の薄膜を除去して薄膜太陽電池パネルを製造する。【選択図】図２
2010087041.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下地層の形成された透明基板上に、透明電極膜、シリコン膜、及び金属膜からなる積層膜を有している薄膜太陽電池パネルの積層膜の周縁部の全周に亘って積層膜を除去する方法であって、該周縁部に、出力２００Ｗ以上のＣＷレーザーから発振せしめたレーザービームを照射し、該周縁部の全周に亘って積層膜をその下地層を含めて除去することを特徴とするレーザービームによる薄膜の除去方法。
【請求項２】
下地層の形成された透明基板上に透明電極膜を形成し、この透明電極膜を有する透明基板を、複数のローラーを有するローラー搬送手段により搬送させながら、レーザー発振器から発振されたレーザービームを、該レーザー発振器に接続されたオートフォーカス機構を介して該透明電極膜の処理面に照射する際に、この処理面が光軸方向に焦点ずれしていても、補正して照射し、レーザービームにより該処理面をスクライビングすることにより複数本の溝を切り、次いで、溝の切られた透明電極膜上にＳｉ膜発電層を形成し、このＳｉ膜発電層を該ローラー搬送手段により搬送させながら、該透明電極膜の場合と同様にしてＳｉ膜発電層にレーザービームを照射して複数本の溝を切り、その後、溝の切られたＳｉ膜発電層上に金属層を形成し、この金属層を該ローラー搬送手段により搬送させながら、該透明電極膜の場合と同様にして金属層にレーザービームを照射して複数本の溝を切って、該透明電極膜、シリコン膜、及び金属膜からなる積層膜を有する薄膜太陽電池パネルを製造し、次いで該薄膜太陽電池パネルの積層膜の周縁部の全周に亘って積層膜を除去する方法であって、該周縁部に、出力２００Ｗ以上のＣＷレーザーから発振せしめたレーザービームを照射し、該周縁部の全周に亘って積層膜をその下地層を含めて除去することを特徴とするレーザービームによる薄膜の除去方法。
【請求項３】
前記レーザー発振器及びオートフォーカス機構が、それぞれ、複数設けられ、各レーザー発振器に各オートフォーカス機構が接続されているレーザー加工装置を用いることを特徴とする請求項２記載のレーザービームによる薄膜の除去方法。
【請求項４】
下地層の形成された透明基板上に、透明電極膜、シリコン膜、及び金属膜からなる積層膜を有する薄膜太陽電池パネルの製造方法において、まず該透明基板上に透明電極膜を形成し、この透明電極膜を有する該透明基板を、複数のローラーを有するローラー搬送手段により搬送させながら、レーザー発振器から発振されたレーザービームを、該レーザー発振器に接続されたオートフォーカス機構を介して該透明電極膜の処理面に照射する際に、この処理面が光軸方向に焦点ずれしていても、補正して照射し、レーザービームにより該処理面をスクライビングすることにより複数本の溝を切り、次いで、溝の切られた透明電極膜上にＳｉ膜発電層を形成し、このＳｉ膜発電層を該ローラー搬送手段により搬送させながら、該透明電極膜の場合と同様にしてＳｉ膜発電層にレーザービームを照射して複数本の溝を切り、その後、溝の切られたＳｉ膜発電層上に金属層を形成し、この金属層を該ローラー搬送手段により搬送させながら、該透明電極膜の場合と同様にして金属層にレーザービームを照射して複数本の溝を切り、かくして得られた薄膜太陽電池パネルの積層膜の周縁部に、出力２００Ｗ以上のＣＷレーザーから発振せしめたレーザービームを照射し、該周縁部の全周に亘って積層膜をその下地層を含めて除去して、該周縁部を絶縁性とした薄膜太陽電池パネルを製造することを特徴とする薄膜太陽電池パネルの製造方法。
【請求項５】
前記レーザー発振器及びオートフォーカス機構が、それぞれ、複数設けられ、各レーザー発振器に各オートフォーカス機構が接続されているレーザー加工装置を用いることを特徴とする請求項４記載の薄膜太陽電池パネルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザービームによる薄膜の除去方法及び薄膜太陽電池パネルの製造方法に関し、特にレーザービームにより、薄膜太陽電池パネルの基板上に形成された積層膜の周縁部薄膜を除去する方法及び薄膜太陽電池パネルの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、結晶シリコン太陽電池パネルに代わり、非晶質シリコン薄膜太陽電池パネルの開発が行われている。この薄膜太陽電池パネルは、ＣＶＤ法やスパッタ法で下地層を成膜したガラス基板上に、透明電極膜、シリコン膜、及び金属膜等からなる積層膜を有しているものである。これらの積層膜が光に対して応答し、電池作用を引き起こす。
【０００３】
薄膜太陽電池パネルの生産工程では、ＣＶＤ法やスパッタ法による成膜工程や、レーザービームにより各膜面をスクライビングして、電池を直列に接続する工程等が必要であると共に、有効な薄膜太陽電池パネルを製造するためには、さらに以下のような工程が必要である。
【０００４】
例えば、透明基板上に透明導電膜、半導体層及び電極が順次積層された薄膜太陽電池において、透明導電膜の周縁部を、透明基板の周縁部の表面層（下地層）と共に、全周に亘りサンドブラスト法により除去して絶縁処理する工程が知られている（例えば、特許文献１参照）。サンドブラスト法は、安価で実用的な処理時間を与えるために有効な手法であるが、初期コストよりも、ランニングコストやメンテナンス（微粒子の加工材による装置内消耗品の頻繁な交換や加工材の清掃等）に大きなコストを割かなければならないという問題や、微粒子を加工材として用いることから、粉塵対策が必要であるという問題がある。特に、後者の場合、薄膜太陽電池を製造するクリーンルーム環境下では、別のラインで作業せざるを得ず、一貫生産ラインが不可能という、およそ好ましくない加工仕様となる。
【０００５】
上記サンドブラスト法では、剥離除去したい箇所に直接微粒子を当てる必要があるために、以下のような大きなデメリットもあることが知られている。例えば、（１）削り粉を膜面に残したくないが、膜面に微粒子を吹きつけるので、剥離粉と同時に吹き付けられた微粒子も残留し、従って次工程で必ず加工対象物の洗浄をすることが必須となり、また、（２）サンドブラスト装置は、生産ラインとは隔離され、粉塵対策を十分に施した環境に設置しなければならず、従って装置の配置や、環境維持に大変な手間がかかるという問題がある。
【０００６】
また、透明絶縁基板上に透明電極層、半導体光電変換層及び裏面電極層が順次積層された集積型薄膜光電変換装置において、レーザースクライブ法により、透明電極層、半導体光電変換層及び裏面電極層を貫通して光電変換セル集積領域と周縁領域とを分離するための、透明電極層分離溝を形成することが知られている（例えば、特許文献２参照）。この場合、光電変換セル集積領域と周縁領域とを分離するだけであり、周縁領域は残っているので、必ずしも完全な絶縁対策とはならない。
【０００７】
さらに、従来、レーザービームにより被処理対象物の表面にライン状加工を行う工程（スクライビング工程）として、例えば、薄膜太陽電池パネルの作製に当たり、電極膜形成のためにＩＴＯ膜、アモルファスシリコン膜、及び金属膜にスクライビング（切り込み又はけがき）加工を行う加工工程や、アモルファスシリコンをポリシリコンに改質するためにシリコン膜にレーザービームをライン状に施すレーザーアニール工程や、チップ抵抗
のセラミック基板に対して、個別チップに分割するためのスクライビングラインを施すスクライビング工程等が知られている。
【０００８】
例えば、薄膜太陽電池パネルの生産工程では、レーザービームにより、積層膜の各膜面をスクライビングして、電池を直列に接続する工程が必要になる。この工程で使われるレーザーを、通常、レーザースクライバー又はレーザースクライビング装置と称している。このスクライビング工程では、通常、波長１μｍ近傍や０．５μｍ近傍のレーザービーム発振器が多く使われている。他の波長でもスクライビングは可能であるが、装置のコストや入手難や安定性等に鑑みて、上記した波長のレーザービーム発振器が多く使われているのが現状である。このような成膜工程やスクライビング工程についての一連の工程は、知られている（例えば、特許文献３参照）。
【０００９】
しかるに、薄膜太陽電池パネルの寸法は、その基板サイズがＧ１１世代では、３０００ｍｍ平方を超えると言われている。そのため、このような大面積化に対応する製造設備（例えば、高精度の大型ステージ）や、製造プロセスの開発と共に、大幅なコスト削減が求められている。
【００１０】
薄膜太陽電池パネルに関しては、現状のＧ５．５世代では１４００×１１００ｍｍの寸法の基板に対して、２００本程度の加工ラインがスクライビングされている。この場合、レーザー発振器の複数台の搭載は、コスト面のみならず、出力、自重等を考慮すれば、極めて困難であるため、現状では、ＸＹステージにより基板又はレーザー発振器を相対的にスライドさせて加工を繰り返し、所定の本数のラインを加工している。将来の基板サイズＧ１１世代になると、上記したように、面積比が４倍以上になり３０００ｍｍ平方を超えると言われており、加工本数も飛躍的に増えるこのような大型パネルを加工するための高精度の大型ステージを作製することは極めて困難であると共に、現状の設備及び手法ではスクライビング加工に多大の時間がかかり過ぎ、コストも増大するであろうことから、その解決が求められている。
【特許文献１】特開２００２−１１１０２３号公報（特許請求の範囲）
【特許文献２】特許第３８１５８７５号（特許請求の範囲）
【特許文献３】特許第３２４３２２７号（特許請求の範囲）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の課題は、上述の従来技術の問題点を解決することにあり、レーザースクライブ法を利用することにより、薄膜太陽電池パネルにおける積層膜の周縁部をその下地層を含めて除去する方法及び薄膜太陽電池パネルの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明のレーザービームによる薄膜の除去方法は、下地層の形成された透明基板上に、透明電極膜、シリコン膜、及び金属膜からなる積層膜を有している薄膜太陽電池パネルの積層膜の周縁部の全周に亘って積層膜を除去する方法であって、該周縁部に、出力２００Ｗ以上のＣＷレーザーから発振せしめたレーザービームを照射し、該周縁部の全周に亘って積層膜をその下地層を含めて除去することを特徴とする。
【００１３】
高出力のレーザーを用いることにより、積層膜の周縁部の全周に亘って下地層を含めて積層膜を除去して、周縁部の絶縁性を図ることができるので、優れた性能を有する薄膜太陽電池パネルを提供できる。
【００１４】
本発明のレーザービームによる薄膜の除去方法はまた、下地層の形成された透明基板上に透明電極膜を形成し、この透明電極膜を有する透明基板を、複数のローラーを有するローラー搬送手段により搬送させながら、レーザー発振器から発振されたレーザービームを、該レーザー発振器に接続されたオートフォーカス機構を介して該透明電極膜の処理面に照射する際に、この処理面が光軸方向に焦点ずれしていても、補正して照射し、レーザービームにより該処理面をスクライビングすることにより複数本の溝を切り、次いで、溝の切られた透明電極膜上にＳｉ膜発電層を形成し、このＳｉ膜発電層を該ローラー搬送手段により搬送させながら、該透明電極膜の場合と同様にしてＳｉ膜発電層にレーザービームを照射して複数本の溝を切り、その後、溝の切られたＳｉ膜発電層上に金属層を形成し、この金属層を該ローラー搬送手段により搬送させながら、該透明電極膜の場合と同様にして金属層にレーザービームを照射して複数本の溝を切って、該透明電極膜、シリコン膜、及び金属膜からなる積層膜を有する薄膜太陽電池パネルを製造し、次いで該薄膜太陽電池パネルの積層膜の周縁部の全周に亘って積層膜を除去する方法であって、該周縁部に、出力２００Ｗ以上のＣＷレーザーから発振せしめたレーザービームを照射し、該周縁部の全周に亘って積層膜をその下地層を含めて除去することを特徴とする。
【００１５】
上記除去方法において、レーザー発振器及びオートフォーカス機構が、それぞれ、複数設けられ、各レーザー発振器に各オートフォーカス機構が接続されているレーザー加工装置を用いることを特徴とする。
【００１６】
本発明の薄膜太陽電池パネルの製造方法は、下地層の形成された透明基板上に、透明電極膜、シリコン膜、及び金属膜からなる積層膜を有する薄膜太陽電池パネルの製造方法において、まず該透明基板上に透明電極膜を形成し、この透明電極膜を有する該透明基板を、複数のローラーを有するローラー搬送手段により搬送させながら、レーザー発振器から発振されたレーザービームを、該レーザー発振器に接続されたオートフォーカス機構を介して該透明電極膜の処理面に照射する際に、この処理面が光軸方向に焦点ずれしていても、補正して照射し、レーザービームにより該処理面をスクライビングすることにより複数本の溝を切り、次いで、溝の切られた透明電極膜上にＳｉ膜発電層を形成し、このＳｉ膜発電層を該ローラー搬送手段により搬送させながら、該透明電極膜の場合と同様にしてＳｉ膜発電層にレーザービームを照射して複数本の溝を切り、その後、溝の切られたＳｉ膜発電層上に金属層を形成し、この金属層を該ローラー搬送手段により搬送させながら、該透明電極膜の場合と同様にして金属層にレーザービームを照射して複数本の溝を切り、かくして得られた薄膜太陽電池パネルの積層膜の周縁部に、出力２００Ｗ以上のＣＷレーザーから発振せしめたレーザービームを照射し、該周縁部の全周に亘って積層膜をその下地層を含めて除去して、該周縁部を絶縁性として薄膜太陽電池パネルを製造することを特徴とする。
【００１７】
上記薄膜太陽電池パネルの製造方法において、レーザー発振器及びオートフォーカス機構が、それぞれ、複数設けられ、各レーザー発振器に各オートフォーカス機構が接続されているレーザー加工装置を用いることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、レーザースクライブ法を利用することにより、薄膜太陽電池パネルにおける積層膜の周縁部をその下地層を含めて完全に除去し、絶縁をとることができるという効果を奏すると共に、有用な薄膜太陽電池パネルを製造することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明に係るレーザービームによる薄膜の除去方法の実施の形態によれば、薄膜太陽電池パネルの基板上に形成された積層膜の周縁部の薄膜をレーザービームにより除去する方法であって、ＣＶＤ法やスパッタ法で下地層を成膜したガラス基板のような透明基板上に、透明電極膜、シリコン膜、及び金属膜からなる積層膜を有する薄膜太陽電池パネルの周縁部（いわゆる額縁部）の全周に亘って、出力２００Ｗ以上のＣＷレーザーから発振された所定のレーザービームを照射して、周縁部の積層膜をその下地層を含めて除去し、周縁部と電池集積領域との絶縁性をとる方法が提供される。
【００２０】
透明電極膜としては、例えば、ＩＴＯ膜、ＳｎＯ２膜等を挙げることができ、スパッタ法又はＣＶＤ法により、公知のプロセス条件下で形成することができる。シリコン膜としては、例えば、アモルファスシリコン膜を挙げることができ、ＣＶＤ法により、公知のプロセス条件下で形成することができる。金属膜としては、例えば、Ａｌ等を挙げることができ、スパッタ法により公知のプロセス条件下で形成することができる。
【００２１】
本発明で用いることができるＣＷレーザーとしては、例えば、いわゆるディスクレーザー、ファイバーディスクレーザー、ＭＯＰＡ型等の連続発振（ＣＷ発振）可能な高出力レーザーを挙げることができる。高出力レーザーとは、出力が２００Ｗ以上であり、その波長域が近赤外の領域のＣＷレーザーをいう。本発明では、これらのレーザーを一つ用いても良いし、加工対象物に応じて、適宜、複数個接続して出力を高めたものを用いても良い。
【００２２】
これらのレーザーは、従来のランプ励起レーザーに比べ、長寿命、高効率、かつ信頼性が高い半導体レーザー（レーザーダイオード（ＬＤ））を励起光源としたＬＤ励起固体レーザーであり、ロッド形状だけではなく、ディスク状、ファイバー状等の形状をなしたものである。
【００２３】
これらのレーザーとしては、例えば、特開２００７−１５８０１２号公報等に記載のディスクレーザーやファイバーディスクレーザー等を用いることができる。市販品としては、例えば浜松ホトニクス株式会社製のファイバーディスクレーザー等を用いることがきる。
【００２４】
上記特開２００７−１５８０１２号公報記載のファイバーディスクレーザーは、例えば図１の平面図に示すように、渦巻き状に密に巻かれているディスク形状の光ファイバー１、光ファイバー１の一端に設けられた反射部材２、光ファイバー１に励起光を導入する励起光導入部材３、励起光導入部材３へ励起光を入射させる光学系４、及び励起光を出力する励起光源５を備えた光学装置からなっている。
【００２５】
図１に示すレーザーを使用する場合、光ファイバー１内に励起光を導入し、取り出して、そのビームを用いて本発明の薄膜除去を行う。例えば、光ファイバー１の端面からそのコア内に励起光を入射せしめ、このコアにおいて光増幅せしめ、光増幅されたビームを他方の端面から出射せしめ、このビームを加工対象物の表面に照射せしめて処理面を加工し、本発明による薄膜の除去を行う。
【００２６】
次に、本発明に係るレーザービームによる薄膜の除去方法について、図２を参照して具体的に説明する。
【００２７】
本発明によれば、薄膜太陽電池パネル用のガラス基板等の透明基板２１として、ＣＶＤ法やスパッタ法で下地層を成膜したものを用い、この下地層の上に、公知の方法により、ＩＴＯ等からなる透明電極膜と、アモルファスシリコン膜と、Ａｌ等からなる金属膜とを順次形成してなる積層膜２２を有する薄膜太陽電池パネルを、図示していないチャンバー内に設置してあるステージ台２３上に、積層膜表面がステージ表面と接触するようにして載置し、レーザー（図２では、上記した図１記載のレーザーを例示してある。）２４を用い、透明基板２１の積層膜が形成されていない裏面側から、パネル周縁部に所定のレーザービームを照射して（出力：２００Ｗ以上、照射時間：数十〜５００μｓｅｃ、ビーム幅：〜２０ｍｍ）、積層膜の周縁部（いわゆる額縁部）Ａの全周に亘って、その周縁部の下地層を含めて積層膜をスクライビング除去し、周縁部Ａと電池集積領域との絶縁性を図るように処理する。ステージ台２３は、ＸＹ方向に移動可能にして、所定の処理ができるように構成されている。レーザービームは、ラインビームであることが好ましいが、スポットビームであっても良い。
【００２８】
なお、透明基板２１からスクライビング除去された周縁部Ａの薄膜をチャンバー内から絶えず取り除くために、チャンバーには吸引器が設けられている。また、レーザー２４は、パーソナルコンピューター２５に接続され、ディスプレイ上で制御操作ができるように構成されている。
【００２９】
上記したようにして、下地層を含めて積層膜の周縁部Ａをスクライビング除去した透明基板２１の上面図を図３に示す。図３において、Ａ’は薄膜が除去された周縁部を示し、Ｂは電池集積領域である。
【００３０】
一般に、ＣＶＤ法やスパッタ法で下地層を成膜したガラス基板のような透明基板上に、透明電極膜、シリコン膜、及び金属膜を形成してなる積層膜を有する薄膜太陽電池パネルの生産工程では、レーザービームにより積層膜の各膜面をスクライビングして、電池を直列に接続することが必要になる。このスクライビング工程では、通常、波長１μｍ近傍や０．５μｍ近傍のレーザービーム発振器が多く使われている。このような成膜工程やスクライビング工程についての一連の工程は公知であり、例えば、特許第３２４３２７７号等に記載されている。
【００３１】
図３に示す電池集積領域は、公知の種々の方法により作製されたものでよく、特に制限はされない。例えば、以下説明するようにして作製することができる。
【００３２】
複数のローラーを有するローラー搬送手段により薄膜太陽電池パネルを搬送させながら、複数のレーザー発振器からそれぞれ発振されたレーザービームを、各レーザー発振器に対応する各オートフォーカス機構を介して薄膜太陽電池パネルを構成する積層膜の各膜の表面に照射し、このオートフォーカス機構により、搬送中に薄膜太陽電池パネルの積層膜の各膜の照射面が光軸方向に焦点ずれしていても、補正して照射できるようにして、各膜のスクライビング処理を行えば良い。
【００３３】
上記したスクライビング処理は、例えば、図４（ａ）及び（ｂ）に模式的に示す処理装置、すなわち複数のローラー４１を有する被処理対象物４２の薄膜太陽電池パネルを、図面上、右方向に搬送するためのローラー搬送手段と、被処理対象物４２を処理するためのレーザー加工装置４３とからなり、このレーザー加工装置４３は、複数のレーザー発振器と複数のオートフォーカス機構とを有するオートフォーカス機構搭載加工ビームユニット４３ａであり、図示していないチャンバー内に配置されており、各レーザー発振器には１つのオートフォーカス機構が接続されて、各レーザー発振器から発振されるレーザービームを、対応するオートフォーカス機構を介して被処理対象物４２の表面へ照射せしめて処理できるように構成されており、また、このレーザー加工装置４３は、ローラー搬送手段を構成するローラー４１とローラー４１との間に配置されている。この場合、ローラーがレーザービームを透過せしめる材質で作製されていれば、レーザー加工装置４３を配置する位置に制限はない。上記レーザー加工装置４３は、チャンバーに固定されている。このレーザー加工装置の数は、搭載するレーザー発振器の出力、処理面の面積等に応じて、複数回の往復処理動作を行うことなく一方向の動作で処理ができるように、適宜選択すればよい。
【００３４】
上記処理装置には、被処理対象物を載置して位置決めするＸＹ方向に移動自在の大型ステージの代わりに、被処理対象物４２を搬送するローラー搬送手段が設けられていると共に、この搬送手段上を被処理対象物４２が通過するときはできるだけスムーズな搬送を前提とするが、僅かな搬送揺れに伴う被処理対象物の上下方向の運動に起因する照射レーザービームの焦点ずれ（ビームの光軸方向への上下動）を補正し、吸収するためのオートフォーカス機構が設けられている。
【００３５】
上記処理装置によれば、大面積の被処理対象物であっても、それに対して均等な満足すべき処理が可能となり、大幅なコスト削減が可能となる。勿論、大面積でない現状の被処理対象物であっても、同様なメリットはある。
【００３６】
上記オートフォーカス機構は、特に制限されるものではなく、被処理対象物への照射レーザービームの焦点ずれを補正できる公知の機構であればよい。例えば、特開２００１−２６４６２３号公報、特開２００２−１６２５５８号公報、特開２００４−９４２３０号公報、特開２００４−１９８６３１号公報等に記載の焦点調節装置等を含めて、市販されている焦点調節装置を使用できる。
【００３７】
上記オートフォーカス機構の一例について、図５を参照して説明する。図４に示す上記レーザー加工装置４３のオートフォーカス機構搭載加工ビームユニット４３ａを構成するレーザー発振器から発振され、被処理対象物５１の表面に照射されたレーザービームは、被処理対象物５１の表面から戻り、この戻りビーム５２が集光レンズ５３を透過し、ミラー５４で反射された後、シリンドリカルレンズ５５を透過して４分割センサー面５６において３種類のパターンになる。そのため、電気的にこの情報を制御して、集光レンズ５３を上下に移動せしめることにより、被処理対象物５１の僅かな搬送揺れに伴う上下方向の運動に起因する照射レーザービームの焦点ずれ（ビームの光軸方向への上下動）を補正して、所定の位置にレーザービームを照射できるので、目的とする処理を精度良く実施することができる。従って、被処理対象物の厚みムラ、表面の平坦性のムラ等も、オートフォーカス機構の搭載により相殺でき、高精度の処理が実施可能である。
【００３８】
上記装置を用いて処理するには、まず、複数のローラーを有するローラー搬送手段により薄膜太陽電池パネルを搬送させながら、複数のレーザー発振器からそれぞれ発振されたレーザービームを、各オートフォーカス機構を介して薄膜太陽電池パネルを構成する積層膜の各膜の表面に照射し、このオートフォーカス機構により、搬送中に薄膜太陽電池パネルの積層膜の各膜の照射面が光軸方向に焦点ずれしていても、補正して照射できるようにして、各膜のスクライビング処理を行う。
【００３９】
薄膜太陽電池パネルにおける成膜工程及びスクライビング工程の一例について、図６（ａ）〜（ｃ）及び図７（ａ）〜（ｂ）を参照して説明する。
【００４０】
図６（ａ）に示すように、まず、ガラス基板６１上に透明電極膜（いわゆるＴＣＯ膜、例えば、ＩＴＯ膜）６２を、スパッタ法により、公知のプロセス条件下で所定の膜厚で形成し、このＴＣＯ膜６２に対して、所定の波長（例えば、λ＝０．５３〜１．０６μｍ）のレーザービームを照射してスクライビングすることにより複数本の溝６２ａを切る。次いで、溝の切られたＴＣＯ膜６２上に、アモルファスＳｉ膜（ａ−Ｓｉ膜）発電層６３を、ＣＶＤ法により、公知のプロセス条件下で所定の膜厚で形成し、このａ−Ｓｉ膜発電層６３に対して、所定の波長（例えば、λ＝０．２〜０．５３μｍ）のレーザービームを照射してスクライビングすることにより複数本の溝６３ａを切る。その後、溝の切られたａ−Ｓｉ膜発電層６３上に、Ａｌ等の金属層６４を、スパッタ法により、公知のプロセス条件下で所定の膜厚で形成し、この金属層６４に対して、所定の波長（例えば、λ＝０．２〜０．５３μｍ）のレーザービームを照射してスクライビングすることにより複数本の溝６４ａを切り、スクライビング工程を終了する。
【００４１】
ＴＣＯ膜６２、ａ−Ｓｉ膜発電層６３、及び金属層６４のそれぞれの溝６２ａ、６３ａ、及び６４ａは、均等な間隔で切られており、かつこれらの溝は、図６（ａ）〜（ｃ）に示されているように、お互いに重ならないように切られている。勿論、場合によっては、溝の間隔を全て均等ではなく切ることも可能であり、また、重なるように切ることも可能である。
【００４２】
図７（ａ）は、図６（ａ）に対応する上面図であり、レーザー加工装置６５を用いるスクライビング工程により、基板上に形成されたＴＣＯ膜に複数の溝６２ａが切られていることを示しており、図７（ｂ）は、図６（ｃ）に対応する上面図であり、スクライビング工程により、基板上には、各層に、それぞれ、溝６２ａ、６３ａ、及び６４ａが切られていることを示している。かくして、溝が切られたＴＣＯ膜６２と金属層６４とを接続して、電池を直列に接続することが可能となる（図８）。これらの溝は、連続したラインであっても良いし、場合によっては、所定の間隔で断続したラインであっても良い。
【００４３】
上記では、オートフォーカス機構搭載加工ビームユニットを構成する各レーザー発振器から発振されたレーザービームを、それぞれ、直接処理面に照射して処理する例について説明したが、１つのレーザー発振器から発振されたレーザービームを光学的に多分岐して、この多分岐後のビームをユニット的に構成されているオートフォーカス機構のそれぞれのオートフォーカス機構へ導いた後、集光レンズを介して加工ビームとし、この加工ビームを用いて被処理対象物を処理しても良い。
【００４４】
この場合、オートフォーカス機構へのレーザービームの導入は、光ファイバー等の伝達手段や、レンズ・ミラーを用いた伝達手段等を用いれば良い。このような構成であれば、レーザー発振器を処理装置内に複数台搭載する必要もなく、所望の集光レンズに必要なエネルギーを遠隔から供給することができるというメリットがある。また、レーザービームのＯＮ／ＯＦＦ動作も可能となるので、省電力につながり、また、レーザーの寿命を延ばすことができると共に、一枚の被処理対象物を複数枚に分割する場合等に有効である。
【実施例１】
【００４５】
スパッタ法により下地層の形成されたガラス基板を用い、この下地層上に、スパッタ法により所望の条件下で、ＩＴＯからなる透明電極膜を形成した。かくして得られた基板を、チャンバー内に設置してあるステージ台上に載置し、ＣＷレーザーを用い、ガラス基板の透明電極膜が形成されていない裏面側から、電極膜の所定の部位に対して所定のレーザービームを照射して（出力：２００Ｗ、照射時間：〜４００ｓｅｃ、ビームスポット径：５０μｍ）、その部位の下地層を含めて電極膜をスクライビング除去し、当該部位と透明電極膜領域との絶縁性を図るような処理を行った。
【００４６】
スクライビング除去された部位の電極膜は吸引器により絶えずチャンバー外へ取り出しながら処理を行った。
【００４７】
上記のように処理した後の基板は、その表面を観察するために撮影した図９（ａ）に示す写真から明らかなように、透明電極膜領域とレーザースクライビング領域との境界がはっきりしており、正確なスクライビング位置を正確に制御できることがわかる。なお、ビームスポットの照射された部位に若干のクラック（表面剥離）が入っているが、絶縁性との関係では問題はないことが確認できた。
【００４８】
また、図９（ａ）に示す電極膜領域とレーザースクライブ領域との間の絶縁性について、絶縁抵抗計を用いて測定したところ、抵抗値１００ＭΩ以上となり、絶縁性はとれていたことが確認できた。
【実施例２】
【００４９】
実施例１記載の方法を繰り返した。但し、使用するＣＷレーザーの照射強度を大きくして行った（出力：約３５０Ｗ）。
【００５０】
かくして得られた基板の表面を観察するために撮影した図９（ｂ）に示す写真から明らかなように、レーザー照射強度を大きくすると、透明電極膜の割れが確認できるが、実施例１の場合と比べて、さらに絶縁性が低いことが確認できた（抵抗値は５０ＭΩ以上であった）。
【００５１】
（比較例１）
実施例１記載の方法に従って得られたＩＴＯ膜からなる透明電極膜を有するガラス基板の所定の部位に対して、サンドブラスト処理を行った。サンドブラスト処理は、粒子径：〜１０μｍ程度の砂を用い、高速噴射した。
【００５２】
かくして得られた基板の表面を観察した図９（ｃ）に示す写真から明らかなように、微粒子の吹きつけによる電極膜剥がしを施工した部位は、ガラス基板が露出すると同時に、表面に無数の凹凸が生じ、目視では磨りガラスの状態になっていた。また、電極膜が除去された部位と電極膜が残っている部位との境界は、曖昧であり、膜自体のダメージも観察された。電極膜が除去された部位と電極膜が残っている部位との間の絶縁性は確認されているが、電極膜除去領域を制御することが困難であり、必要な発電領域まで削ることになってしまった。
【実施例３】
【００５３】
スパッタ法により下地層の成膜されたガラス基板を用い、この下地層上に、スパッタ法によりＩＴＯからなる透明電極膜を形成し、ＩＴＯ膜上に、ＣＶＤ法によりａ−Ｓｉ膜発電層を形成し、このａ−Ｓｉ膜発電層上に、スパッタ法によりＡｌ等からなる金属膜を形成した。
【００５４】
かくして積層膜が形成された基板を、チャンバー内に設置してあるステージ台上に載置し、ＣＷレーザーを用い、積層膜の所定の部位に対して実施例１と同様にレーザービームを照射して、その部分の下地層を含めて積層膜をスクライビング除去し、積層膜の除去された領域と積層膜が残っている領域との絶縁性を図るような処理を行った。
【００５５】
スクライビング除去された膜は吸引器により絶えずチャンバー外へ取り出しながら処理を行った。
【００５６】
上記のように処理した後の基板に対して、実施例１の場合と同様に、積層膜除去領域と積層膜残留領域との絶縁性を測定したところ、上記と同様に、絶縁性はとれていることが確認できた。
【実施例４】
【００５７】
本実施例では、薄膜太陽電池パネルに設けられた積層膜の各膜に対してスクライビング処理を行ってパネルを製造し、この薄膜太陽電池パネルに対して、実施例１記載の方法に準じて、周縁部薄膜の除去を行った。このスクライビング処理は図４に示す処理装置を用いて行った。
【００５８】
まず、スパッタ法により下地層の成膜されたガラス基板を用い、この下地層上に、スパッタ法によりＩＴＯからなる透明電極膜を形成し、ＩＴＯ膜の形成された基板を図４に示す処理装置を用いて搬送しながら、ＩＴＯ膜に対して、λ＝１μｍのレーザービームを照射してスクライビングすることにより所定の本数の溝を切った。次いで、溝の切られたＩＴＯ膜上に、ＣＶＤ法によりａ−Ｓｉ膜発電層を形成し、このａ−Ｓｉ膜発電層の形成された基板を図４に示す処理装置を用いて搬送しながら、ａ−Ｓｉ膜発電層に対して、λ＝０．５μｍのレーザービームを照射してスクライビングすることにより所定の本数の溝を切った。その後、溝の切られたａ−Ｓｉ膜発電層の形成された基板上に、スパッタ法によりＡｌからなる金属膜を形成し、この金属膜の形成された基板を図４に示す処理装置を用いて搬送しながら、金属膜に対して、λ＝０．５μｍのレーザービームを照射してスクライビングすることにより所定の本数の溝を切った。
【００５９】
次いで、各膜に溝が切られた薄膜太陽電池パネルを、チャンバー内に設置してあるステージ台上に、積層膜が形成されている面がステージ表面と接触するようにして載置し、実施例１記載の方法に準じて、ガラス基板の積層膜が形成されていない裏面側から、パネルの周縁部に対して所定のレーザービームを照射して、周縁部の部分の下地層を含めて積層膜をスクライビング除去し、周縁部と電極膜領域との絶縁性を図るような処理を行った。
【００６０】
その結果、周縁部は完全にスクライビング除去され、上記と同様に、周縁部と電極領域との絶縁性がとれていたことが確認できた。
【００６１】
かくして得られた、均一な幅及び深さを有する溝が切られたＩＴＯ膜と金属層とを接続することにより、周縁部が絶縁性である薄膜太陽電池パネルを製造できた。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明によれば、レーザースクライブ法を利用することにより、薄膜太陽電池パネルにおける周縁部の全周に亘って積層膜をその下地層を含めて完全に除去し、絶縁をとることができるので、本発明は、薄膜太陽電池パネル等の技術分野で利用可能である。
【００６３】
また、被処理対象物が大面積化しても、高精度の大型ステージを設けることもなく、大面積化に対応した簡単な処理装置及び処理方法を用いて製造された薄膜太陽電池パネルにおける周縁部の全周に亘って積層膜をその下地層を含めて完全に除去し、絶縁性をとることができるので、大幅なコスト削減や、加工精度、被処理対象物の搬送性、タクトタイム（加工時間等）等の改善が可能となり、本発明は、薄膜太陽電池パネル等の技術分野で利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明で用いることができるファイバーディスクレーザーの一構成例を模式的に示す構成図。
【図２】本発明の薄膜除去方法を実施するための装置の一構成例を模式的に示す構成図。
【図３】本発明により薄膜太陽電池パネルの周縁部をスクライビング除去した基板の上面図。
【図４】レーザービームによるスクライビング処理装置の一構成例を模式的に示す構成図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図。
【図５】オートフォーカス機構の作用を説明するための模式的構成図。
【図６】処理する薄膜太陽電池パネルにおける成膜工程及びスクライビング工程を説明するための工程図。
【図７】図６の平面図であり、（ａ）は図６（ａ）の平面図、（ｂ）は図６（ｃ）の平面図。
【図８】電池が直列に接続されている状態を示す模式図。
【図９】実施例１、実施例２及び比較例１で得られた基板表面の写真であり、（ａ）は実施例１、（ｂ）は実施例２、（ｃ）は比較例１の結果を示す写真。
【符号の説明】
【００６５】
１  光ファイバー                        ２  反射部材
３  励起光導入部材                      ４  光学系
５  励起光源                          ２１  透明基板
２２  積層膜                            ２３  ステージ台
２４  レーザー                          ２５  パーソナルコンピューター  
Ａ  周縁部                              Ｂ  電池集積領域
Ａ’薄膜が除去された周縁部            ４１  ローラー
４２  被処理対象物                      ４３  レーザー加工装置
４３ａ  オートフォーカス機構搭載加工ビームユニット
５１  被処理対象物                      ５２  戻りビーム
５３  集光レンズ                        ５４  ミラー
５５  シリンドリカルレンズ              ５６  ４分割センサー面
６１  ガラス基板                        ６２  透明電極膜（ＴＣＯ膜）
６２ａ  溝                              ６３  ａ−Ｓｉ膜発電層
６３ａ  溝                              ６４  金属層
６４ａ  溝                            
【図１】
2010087041.tif 000003
【図２】
2010087041.tif 000004
【図３】
2010087041.tif 000005
【図４】
2010087041.tif 000006
【図５】
2010087041.tif 000007
【図６】
2010087041.tif 000008
【図７】
2010087041.tif 000009
【図８】
2010087041.tif 000010
【図９】
2010087041.tif 000011