(57)【要約】【課題】太陽電池モジュールの製造工程を簡素化する。【解決手段】同一のレーザ装置を用いて、透明電極１２上に形成された光電変換ユニット１４及び裏面電極１６を透明電極１２の表面まで切断してスリットＳ４を形成すると共に、透明電極１２のスリットＳ２内に形成された光電変換ユニット１４及び裏面電極１６をスリットＳ４の方向と交差する方向に沿って切断してスリットＳ５を形成する。【選択図】図１（ｅ）
2010272738.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のレーザ装置を用いて、基板上に形成された透明導電膜を第１の方向に切断して第１溝を形成すると共に、前記第１の方向と交差する第２の方向に切断して第２溝を形成する第１の工程と、
第２のレーザ装置を用いて、前記透明導電膜上に形成された光電変換膜を前記第１の方向に沿って前記透明導電膜表面まで切断して第３溝を形成する第２の工程と、
第３のレーザ装置を用いて、前記透明導電膜上に形成された前記光電変換膜及び電極膜を前記第１の方向に沿って前記透明導電膜表面まで切断して第４溝を形成すると共に、前記第２溝内に形成された前記光電変換膜及び前記電極膜を前記第２の方向に沿って切断して第５溝を形成する第３の工程と、
を備える、太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項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３の工程は、前記第４溝に沿った方向の径と前記第５溝に沿った方向の径とが略等しいレーザ光を照射するレーザ装置を用いて行うことを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２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３の工程は、前記基板側からレーザ光を照射することによって前記第４溝及び前記第５溝を形成することを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池モジュールの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アモルファスや微結晶等の半導体薄膜を積層した太陽電池モジュールが知られている。特に、微結晶またはアモルファスシリコンの薄膜を用いた太陽電池モジュールは、資源消費の観点、コストの低下の観点および効率化の観点から注目されている。
【０００３】
図３に、太陽電池モジュール１００の基本構成の断面模式図を示す。太陽電池モジュール１００は、一般的に、ガラス等の透明基板１０上に透明電極１２、光電変換ユニット１４及び裏面電極１６を積層した構造を有し、透明基板１０から光を入射させることによって電力を発生させる。
【０００４】
このような太陽電池モジュールを直列に集積するための製造方法及びパターニング装置が開示されている（例えば、特許文献１）。特許文献１では、レーザにより加工する際に気体を吹き付けながら処理することが開示されている。
【０００５】
図４（ａ）〜図４（ｆ）に、従来の太陽電池モジュール１００の製造工程を示す。図４（ａ）〜図４（ｆ）では、太陽電池モジュール１００の製造工程の各ステップにおける平面図及び断面図を模式的に示している。断面図は、平面図におけるラインＡ−Ａに沿った断面図とラインＢ−Ｂに沿った断面図を示している。
【０００６】
ステップＳ１０では、図４（ａ）に示すように、レーザ加工により透明基板１０上に形成された透明電極１２を分割するスリットＳ１、及びスリットＳ１に直交する方向にスリットＳ２を形成する。ステップＳ１２では、図４（ｂ）に示すように、透明電極１２を被うように光電変換ユニット１４を成膜する。光電変換ユニット１４としては、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）光電変換ユニット、微結晶（μｃ−Ｓｉ）光電変換ユニット又はそれらのタンデム構造が挙げられる。ステップＳ１４では、図４（ｃ）に示すように、レーザ加工によりスリットＳ１の近傍であって重ならない位置にスリットＳ１の方向に沿って光電変換ユニット１４を分割するスリットＳ３を形成する。ステップＳ１６では、図４（ｄ）に示すように、光電変換ユニット１４を被うように裏面電極１６を形成する。ステップＳ１８では、図４（ｅ）に示すように、レーザ加工によりスリットＳ３の近傍であってスリットＳ１及びＳ３に重ならない位置にスリットＳ１，Ｓ３の方向に沿って光電変換ユニット１４及び裏面電極１６を分割するスリットＳ４を形成する。これにより、スリットＳ２の方向に沿って複数の太陽電池セルが直列に接続された構造が得られる。ステップＳ２０では、図４（ｆ）に示すように、レーザ加工によりスリットＳ２内に形成された光電変換ユニット１４及び裏面電極１６を分割するスリットＳ５を形成する。これにより、スリットＳ１の方向に沿って隣接する太陽電池セル間が電気的に分離され、直列に接続された複数の太陽電池セルからなる太陽電池セル群が複数並設された構造が得られる。そして、これら太陽電池セル群は最終的に並列に接続され、太陽電池モジュール１００を構成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−３２００７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、スリットＳ３，Ｓ４を加工するためのレーザ装置は、スリットＳ２の方向に沿って太陽電池セルを直列に多数集積することを目的に作られており、スリットＳ３，Ｓ４の方向と直交する向きの加工には適していないものが用いられている。
【０００９】
例えば、スリットＳ３，Ｓ４を加工するためのレーザ装置は、そのレーザビームの形状が長方形であり、スリットＳ３，Ｓ４に沿った方向とそれに直交する方向において光電変換ユニット１４及び裏面電極１６を分割するための加工条件の最適値が変わってしまうので、両方の分割方向において最適な加工条件を見出すことが困難であった。
【００１０】
また、スリットＳ３，Ｓ４を加工するためのレーザ装置は、太陽電池セルの集積方向に対して同時に複数のスリットＳ３，Ｓ４を形成して加工速度を上げるために、レーザビーム出射口を等間隔に複数配置しており、スリットＳ３，Ｓ４に直交する方向の加工を行うと複数のレーザビーム加工線が重なり合うことになっていた。そのため、スリットＳ５の加工には不向きであった。
【００１１】
そのため、スリットＳ４を形成するレーザ装置によってスリットＳ４に直交する方向のスリットＳ５を形成することができず、上記ステップＳ１８とステップＳ２０においてレーザ装置を換える必要があり、かえって製造に掛る時間が長くなる問題があった。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の１つの態様は、第１のレーザ装置を用いて、基板上に形成された透明導電膜を第１の方向に切断して第１溝を形成すると共に、第１の方向と交差する第２の方向に切断して第２溝を形成する第１の工程と、第２のレーザ装置を用いて、透明導電膜上に形成された光電変換膜を第１の方向に沿って透明導電膜表面まで切断して第３溝を形成する第２の工程と、第３のレーザ装置を用いて、透明導電膜上に形成された光電変換膜及び電極膜を第１の方向に沿って透明導電膜表面まで切断して第４溝を形成すると共に、第２溝内に形成された光電変換膜及び電極膜を第２の方向に沿って切断して第５溝を形成する第３の工程と、を備える、太陽電池モジュールの製造方法である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、太陽電池モジュールの製造工程を簡素化することができ、製造に掛る時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１（ａ）】本発明の実施の形態における太陽電池モジュールの製造工程のステップＳ３０を示す平面図及び断面図である。
【図１（ｂ）】本発明の実施の形態における太陽電池モジュールの製造工程のステップＳ３２を示す平面図及び断面図である。
【図１（ｃ）】本発明の実施の形態における太陽電池モジュールの製造工程のステップＳ３４を示す平面図及び断面図である。
【図１（ｄ）】本発明の実施の形態における太陽電池モジュールの製造工程のステップＳ３６を示す平面図及び断面図である。
【図１（ｅ）】本発明の実施の形態における太陽電池モジュールの製造工程のステップＳ３８を示す平面図及び断面図である。
【図２】本発明の実施の形態におけるレーザ装置から出射されるレーザビームのスポットを説明する図である。
【図３】太陽電池モジュールの基本構成を示す図である。
【図４（ａ）】従来の太陽電池モジュールの製造工程のステップＳ１０を示す平面図及び断面図である。
【図４（ｂ）】従来の太陽電池モジュールの製造工程のステップＳ１２を示す平面図及び断面図である。
【図４（ｃ）】従来の太陽電池モジュールの製造工程のステップＳ１４を示す平面図及び断面図である。
【図４（ｄ）】従来の太陽電池モジュールの製造工程のステップＳ１６を示す平面図及び断面図である。
【図４（ｅ）】従来の太陽電池モジュールの製造工程のステップＳ１８を示す平面図及び断面図である。
【図４（ｆ）】従来の太陽電池モジュールの製造工程のステップＳ２０を示す平面図及び断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１（ａ）〜図１（ｅ）に、本実施の形態における太陽電池モジュール１００の製造工程を示す。図１（ａ）〜図１（ｅ）では、太陽電池モジュール１００の製造工程の各ステップにおける平面図及び断面図を模式的に示している。断面図は、平面図におけるラインＣ−Ｃに沿った断面図とラインＤ−Ｄに沿った断面図を示している。
【００１６】
ステップＳ３０では、図１（ａ）に示すように、レーザ加工により透明基板１０上に形成された透明電極１２を分割するスリットＳ１（図中、左右方向）、及びスリットＳ１に直交する方向にスリットＳ２（図中、上下方向）を形成する。透明基板１０は、太陽電池において光電変換に利用される波長の光を透過する材料とし、例えば、ガラス、プラスチック等を用いる。透明電極１２は、酸化錫（ＳｎＯ2）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）等に錫（Ｓｎ）、アンチモン（Ｓｂ）、フッ素（Ｆ）、アルミニウム（Ａｌ）等をドープした透明導電性酸化物（ＴＣＯ）を用いることができる。
【００１７】
スリットＳ１及びＳ２を形成するためのレーザ装置は、波長１０６４ｎｍのＹＡＧレーザを用いることが好適である。レーザ装置から出射されるレーザビームのパワーを調整して透明電極１２側から照射し、連続してスリットＳ１の方向及びそれに直交するスリットＳ２の方向に走査することによってスリットＳ１及びＳ２を形成することができる。なお、スリットＳ１及びＳ２を形成するためのレーザは、透明基板１０側から照射してもよい。
【００１８】
また、太陽電池セルを直列に多数集積するために多数のスリットＳ１を形成する必要があるので、スリットＳ１に直交する方向にレーザビーム出射口を等間隔に複数配置したマルチ出射型のレーザ装置を用いることが好適である。例えば、２〜５ヶ所のレーザビーム出射口を配置したレーザ装置を用いることが好適である。これにより、太陽電池セルを直列に多数集積するために多数のスリットＳ１を高速に形成することができる。なお、スリットＳ２の寸法は他のスリットの寸法より大きく、スリットＳ２の加工精度は他のスリットよりも低くてもよいので、マルチ出射型のレーザ装置を用いた場合であっても加工条件の設定は容易である。
【００１９】
ステップＳ３２では、図１（ｂ）に示すように、透明電極１２及びスリットＳ１，Ｓ２を被うように光電変換ユニット１４を成膜する。光電変換ユニット１４は、特に限定されるものではないが、例えば、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）光電変換ユニット、微結晶（μｃ−Ｓｉ）光電変換ユニット又はそれらのタンデム構造が挙げられる。光電変換ユニット１４は、プラズマＣＶＤ等を用いて形成することができる。
【００２０】
ステップＳ３４では、図１（ｃ）に示すように、レーザ加工により光電変換ユニット１４を分割するスリットＳ３を形成する。スリットＳ３は、スリットＳ１の近傍であってスリットＳ１に重ならない位置にスリットＳ１の方向に沿って透明電極１２の表面まで形成する。
【００２１】
スリットＳ３を形成するためのレーザ装置は、波長５３２ｎｍのＹＡＧレーザ（２倍波）を用いることが好適である。レーザ装置から出射されるレーザビームのパワーを調整して透明基板１０側から照射し、スリットＳ３の方向に走査することによってスリットＳ３を形成することができる。
【００２２】
ステップＳ３６では、図１（ｄ）に示すように、光電変換ユニット１４及びスリットＳ３を被うように裏面電極１６を形成する。裏面電極１６は、反射性金属とすることが好適である。また、反射性金属と透明導電性酸化物（ＴＣＯ）との積層構造とすることも好適である。金属電極としては、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）等が使用できる。また、透明導電性酸化膜（ＴＣＯ）としては、酸化錫（ＳｎＯ2）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）等が使用できる。
【００２３】
ステップＳ３８では、図１（ｅ）に示すように、レーザ加工により光電変換ユニット１４及び裏面電極１６を分割するスリットＳ４及びＳ５を形成する。スリットＳ４は、スリットＳ３の近傍であってスリットＳ１及びＳ３に重ならない位置にスリットＳ１，Ｓ３の方向に沿って光電変換ユニット１４及び裏面電極１６を分割するように透明電極１２の表面まで形成する。これにより、スリットＳ２の方向に沿って複数の太陽電池セルが直列に接続された構造が得られる。さらに、スリットＳ５は、スリットＳ２が形成された領域内においてスリットＳ２内に形成された光電変換ユニット１４及び裏面電極１６を分割するように透明電極１２の表面まで形成する。スリットＳ５により、スリットＳ１の方向に隣接する太陽電池セル間が電気的に分離される。スリットＳ２が形成された領域内にスリットＳ５を形成するので、透明電極１２側からのレーザ光の照射が可能となり、スリットＳ４を形成する際に連続してスリットＳ５を形成することができる。
【００２４】
上記のように、スリットＳ１，Ｓ３及びＳ４は、隣接する太陽電池セル群を直列に接続するために設けられ、スリットＳ２及びＳ５は、直列に接続された太陽電池セル群を並設するために設けられる。これにより、スリットＳ１の方向に沿って隣接する太陽電池セル間が電気的に分離され、直列に接続された複数の太陽電池セルからなる太陽電池セル群が複数並設された構造が得られる。そして、これら太陽電池セル群は最終的に並列に接続され、太陽電池モジュール１００が構成される。
【００２５】
スリットＳ４及びＳ５を形成するためのレーザ装置は、波長５３２ｎｍのＹＡＧレーザ（２倍波）を用いることが好適である。レーザ装置から出射されるレーザビームのパワーを調整して透明基板１０側から照射し、連続してスリットＳ４及びＳ５の方向に走査することによってスリットＳ４及びＳ５を形成することができる。
【００２６】
ここで、スリットＳ４及びＳ５を形成するためのレーザ装置は、図２に示すように、スリットＳ４に沿った方向の径Ｄ１とスリットＳ５に沿った方向の径Ｄ２とが略等しいレーザスポットとなる単一のレーザビームを照射するものとする。例えば、レーザスポットが略円又は略正方形となるレーザ装置を使用する。
【００２７】
これにより、スリットＳ４に沿った方向とそれに直交するスリットＳ５に沿った方向における加工条件の最適値が近くなり、両方の分割方向において最適な加工条件を容易に設定することが可能となる。
【００２８】
また、単一のレーザビームにより加工を行うことによって、加工方向を変更した場合であっても複数のレーザビームによる加工線が重なり合うことがなく、スリットＳ４及びＳ５を単一のレーザ装置によって形成することが容易となる。
【００２９】
なお、ステップＳ３８の後に、太陽電池モジュール１００の外周部分を除去する工程等を設けてもよい。
【００３０】
以上のように、本発明の実施の形態によれば、スリットＳ４を形成する場合とスリットＳ５を形成する場合とにおいてレーザ装置を換える必要がなくなり、太陽電池モジュール全体の製造工程を簡素化することができる。これにより、製造に掛る時間を短縮することができる。
【符号の説明】
【００３１】
１０  透明基板、１２  透明電極、１４  光電変換ユニット、１６  裏面電極、Ｓ１〜Ｓ５  スリット、２０  スポット、１００  太陽電池モジュール。
【図１（ａ）】
2010272738.tif 000003
【図１（ｂ）】
2010272738.tif 000004
【図１（ｃ）】
2010272738.tif 000005
【図１（ｄ）】
2010272738.tif 000006
【図１（ｅ）】
2010272738.tif 000007
【図２】
2010272738.tif 000008
【図３】
2010272738.tif 000009
【図４（ａ）】
2010272738.tif 000010
【図４（ｂ）】
2010272738.tif 000011
【図４（ｃ）】
2010272738.tif 000012
【図４（ｄ）】
2010272738.tif 000013
【図４（ｅ）】
2010272738.tif 000014
【図４（ｆ）】
2010272738.tif 000015