(57)【要約】【課題】より有効にレーザ光を利用しながら、より電気絶縁性に優れたエッジデリーションを行う。【解決手段】SHGレーザ発振器１１３は、パルス発生器１１１から供給される出射指令信号に同期してSHGパルスを出射し、基本波レーザ発振器１１４は、遅延回路１１２により遅延された出射指令信号に同期して基本波パルスを出射する。SHGパルスおよび基本波パルスは、角形光ファイバ１２０を通過し、２波長コリメータレンズ１２１および２波長結像レンズ１２２により、スリット１２３の入射面において矩形の開口部を含むように結像された後、スリット１２３を通過し、２波長結像レンズ１２４および２波長ｆθレンズ１２６により、薄膜太陽電池パネル１０２の加工面に入射し結像される。本発明は、例えば、エッジデリーションを行うレーザ加工装置に適用できる。【選択図】図４
2011061153.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板と裏面電極層との間に前記透明基板に隣接する透明電極層と前記透明電極層に隣接する半導体層が少なくとも形成されている薄膜太陽電池パネルの周縁部の前記透明電極層、前記半導体層および前記裏面電極層を除去することが可能なレーザ加工装置において、
前記透明電極層に対する吸収より前記半導体層に対する吸収が大きい第１のレーザパルスを出射する第１のレーザ出射手段と、
前記透明電極層に対する吸収が前記第１のレーザパルスより大きい第２のレーザパルスを前記第１のレーザパルスと同じ周波数で出射する第２のレーザ出射手段と、
前記第１のレーザ出射手段の出射タイミングに対して、前記第２の出射手段の出射タイミングを遅延させる遅延手段と、
前記第１のレーザパルスおよび前記第２のレーザパルスが導入され、前記第１のレーザパルスおよび前記第２のレーザパルスの出射端面での強度を均一にして出射する光ファイバと、
開口部を有するスリットと、
前記光ファイバから出射された前記第１のレーザパルスおよび前記第２のレーザパルスを、前記スリットの入射面において、前記開口部を含むように結像させる第１の結像手段と、
前記スリットを通過した前記第１のレーザパルスおよび前記第２のレーザパルスを前記薄膜太陽電池パネルに入射し結像させる第２の結像手段と
を含むことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項２】
前記光ファイバの断面および前記スリットの前記開口部が矩形である
ことを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項３】
前記第１のレーザパルスは、前記第２のレーザパルスの２分の１の波長のレーザパルスである
ことを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項４】
前記第１のレーザパルスおよび前記第２のレーザパルスの前記薄膜太陽電池への照射位置をスキャンする走査手段を
さらに含むことを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項５】
前記第１のレーザ出射手段および前記第２のレーザ出射手段は、マルチモードレーザである
ことを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項６】
前記第１のレーザパルスを前記透明電極層から前記半導体層を剥離するのに十分で、前記透明基板から前記透明電極層を剥離するのに不十分なパワーに設定し、前記第２のレーザパルスを前記透明基板から前記透明電極層を剥離するのに十分なパワーに設定する設定手段を
さらに含むことを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項７】
透明基板と裏面電極層との間に前記透明基板に隣接する透明電極層と前記透明電極層に隣接する半導体層が少なくとも形成されている薄膜太陽電池パネルの周縁部の前記透明電極層、前記半導体層および前記裏面電極層を除去することが可能なレーザ加工装置が、
前記透明電極層に対する吸収より前記半導体層に対する吸収が大きい第１のレーザパルスと、前記透明電極層に対する吸収が前記第１のレーザパルスより大きい第２のレーザパルスとを、同じ周波数で、前記第１のレーザパルスより前記第２のレーザパルスを遅延させて出射し、
導入された光を出射端面で強度を均一にして出射する光ファイバに前記第１のレーザパルスおよび前記第２のレーザパルスを導入し、
前記光ファイバから出射された前記第１のレーザパルスおよび前記第２のレーザパルスを、スリットの入射面において前記スリットの開口部を含むように結像させ、
前記スリットを通過した前記第１のレーザパルスおよび前記第２のレーザパルスを前記薄膜太陽電池パネルに入射し結像させる
ことを特徴とするレーザ加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ加工装置およびレーザ加工方法に関し、特に、薄膜太陽電池パネルのエッジデリーションに用いて好適なレーザ加工装置およびレーザ加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、薄膜太陽電池パネル（以下、単にパネルとも称する）の製造工程は、一般的にＰ１工程、Ｐ２工程、Ｐ３工程、Ｐ４工程の順に行われている。Ｐ１工程では、ガラス製の透明基板の上に、例えば透明導電性酸化物（TCO）からなる透明電極層が形成され、レーザ光を用いて透明電極層のパターニングが行われる。Ｐ２工程では、透明電極層の上に、例えばアモスファスシリコン（a-Si）からなる半導体層が形成され、レーザ光を用いて半導体層のパターニングが行われる。Ｐ３工程では、半導体層の上に、例えばAg電極からなる裏面電極層が形成され、レーザ光を用いて裏面電極層のパターニングが行われる。以上の工程により、パネルの外周部の周縁領域を除く領域（以下、セル集積領域と称する）に、電気的に直列に接続された複数の光電変換セルが生成される。なお、周縁領域は、周囲（例えば、隣接する他の薄膜太陽電池パネル）との間の電気的な絶縁を確保したり、パネルをフレーム等に取付けたりするために確保される領域である。
【０００３】
Ｐ４工程では、透明電極層、半導体層、裏面電極層を貫通する外周分離溝を、セル集積領域の周囲にレーザ光を用いて形成し、セル集積領域と周縁領域とを電気的に絶縁するエッジアイソレーションが行われる（例えば、特許文献１参照）。そして、Ｐ４工程の後、基板洗浄、配線加工、特性検査、フィルムなどでパネルを密閉する封止工程などが行われる。
【０００４】
さらに、近年、電気絶縁性をより強化するために、Ｐ３工程あるいはＰ４工程の後にエッジデリーションが行われる場合がある。ここで、図１および図２を参照してエッジデリーションについて簡単に説明する。なお、図１は、エッジデリーションを行った後の薄膜太陽電池パネル１を裏面電極側から見た模式図である。また、図２の上の図は、エッジデリーションを行う前の薄膜太陽電池パネル１の外周付近の断面の模式図であり、下の図は、エッジデリーションを行った後の薄膜太陽電池パネル１の同じ位置の断面の模式図である。
【０００５】
エッジデリーションの工程では、薄膜太陽電池パネル１のセル集積領域１１（図１の斜線部分）を囲む所定の幅（例えば、10〜13mm）の周縁領域１２に、透明基板１Ａ側からレーザ光が照射され、透明電極層１Ｂ、半導体層１Ｃおよび裏面電極層１Ｄが透明基板１Ａから剥離される。これにより、周縁領域１２から透明電極層１Ｂ乃至裏面電極層１Ｄが除去され、透明基板１Ａだけが残される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１６２６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、従来、例えば、Nd:YAG（Yttrium Aluminium Garnet）をレーザ媒体に用いたQ-SW（Q-スイッチ）レーザ発振器から出射される波長が1064nmの基本波のレーザ光（以下、基本波レーザと称する）がエッジデリーションに用いられているが、これには以下のような問題点がある。
【０００８】
基本波レーザに対する透明電極層１Ｂの吸収係数と半導体層１Ｃの吸収係数は、双方の物質のバンドキャップが、基本波レーザのエネルギーと比較して大きいため、低い。従って、基本波レーザを用いてエッジデリーションを行う場合、基本波レーザが透明電極層１Ｂに吸収されて透明電極層１Ｂが蒸発するときの爆発力と、透明電極層１Ｂで吸収されなかった基本波レーザが透明電極層１Ｂを透過して半導体層１Ｃに入射し、その一部が半導体層１Ｃに吸収されて半導体層１Ｃが蒸発するときの爆発力とが合わさって、透明電極層１Ｂ乃至裏面電極層１Ｄが透明基板１Ａから剥離される。しかし、基本波レーザに対する透明電極層１Ｂおよび半導体層１Ｃの吸収係数はそれほど高い値ではないため、爆発力が足りずに、図３に示されるように、透明電極層１Ｂ乃至裏面電極層１Ｄの残渣２１が透明基板１Ａの上（図内では下）に残ってしまう場合がある。また、爆発力の不足により、粒径が大きく不均一なスパッタが周囲に多数飛散し、透明電極層１Ｂ乃至裏面電極層１Ｄの断面や透明基板１Ａの表面などの加工部分や、裏面電極層１Ｄの表面などに付着する場合がある。さらに、基本波レーザのパワーが弱い場合には、透明電極層１Ｂが十分に剥離されずに一部残ってしまう場合がある。これらの残渣、スパッタ、加工残りが、加工部分およびその周辺の電気絶縁性を低下させる要因となっている。
【０００９】
また、従来、エッジデリーションを行う際に、基本波レーザが、パネルに照射されるまでの間に、矩形ビームでの結像加工を行うためのスリット等で遮断され、パワーが低下してしまい、パワー不足が生じたり、あるいは、パワー不足を防止するために、レーザ発振器のパワーを上げたり、よりパワーの大きなレーザ発振器を用いたりする必要があった。後者の場合には、余分なパワーがスリットに入射するため、スリットの機構部にダメージを与えたり、発熱を抑制するための冷却機構を設ける必要が生じたりするなどの問題が生じ、レーザ加工装置の信頼性を大幅に低下させていた。
【００１０】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、より有効にレーザ光を利用しながら、より電気絶縁性に優れたエッジデリーションを行うことができるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一側面のレーザ加工装置は、透明基板と裏面電極層との間に透明基板に隣接する透明電極層と透明電極層に隣接する半導体層が少なくとも形成されている薄膜太陽電池パネルの周縁部の透明電極層、半導体層および裏面電極層を除去することが可能なレーザ加工装置において、透明電極層に対する吸収より半導体層に対する吸収が大きい第１のレーザパルスを出射する第１のレーザ出射手段と、透明電極層に対する吸収が第１のレーザパルスより大きい第２のレーザパルスを第１のレーザパルスと同じ周波数で出射する第２のレーザ出射手段と、第１のレーザ出射手段の出射タイミングに対して、第２の出射手段の出射タイミングを遅延させる遅延手段と、第１のレーザパルスおよび第２のレーザパルスが導入され、第１のレーザパルスおよび第２のレーザパルスの出射端面での強度を均一にして出射する光ファイバと、開口部を有するスリットと、光ファイバから出射された第１のレーザパルスおよび第２のレーザパルスを、スリットの入射面において、開口部を含むように結像させる第１の結像手段と、スリットを通過した第１のレーザパルスおよび第２のレーザパルスを薄膜太陽電池パネルに入射し結像させる第２の結像手段とを含む。
【００１２】
本発明の一側面のレーザ加工装置においては、透明電極層に対する吸収より半導体層に対する吸収が大きい第１のレーザパルスと、透明電極層に対する吸収が第１のレーザパルスより大きい第２のレーザパルスとが、同じ周波数で、第１のレーザパルスより第２のレーザパルスが遅延されて出射され、光ファイバにより断面の光の強度が均一にされ、スリットの入射面においてスリットの開口部を含むように結像され、スリットを通過した後、薄膜太陽電池パネルに入射し結像される。
【００１３】
従って、より有効にレーザ光を利用しながら、より電気絶縁性に優れたエッジデリーションを行うことができる。
【００１４】
この第１のレーザ出射手段、第２のレーザ出射手段は、例えば、LDを励起光源に用い、Nd:YAGをレーザ媒体に用いたマルチモードのQ-SWレーザ発振器により構成される。この遅延手段は、例えば、パルス信号を遅延させる遅延回路により構成される。この第１の結像手段は、例えば、２波長コリメータレンズと２波長結像レンズにより構成される。この第２の結像手段は、例えば、２波長結像レンズと２波長ｆθレンズにより構成される。
【００１５】
この光ファイバの断面およびこのスリットの開口部は、矩形にすることができる。
【００１６】
これにより、より有効にレーザ光を利用することができる。
【００１７】
第１のレーザパルスは、第２のレーザパルスの２分の１の波長のレーザパルスとすることができる。
【００１８】
これにより、第１のレーザパルスをSHG波のレーザパルスとし、第２のレーザパルスを基本波のレーザパルスとし、各レーザパルスを発生するために用いる光源を共通化することができる。
【００１９】
このレーザ加工装置には、第１のレーザパルスおよび第２のレーザパルスの薄膜太陽電池への照射位置をスキャンする走査手段をさらに設けることができる。
【００２０】
これにより、薄膜太陽電池パネルの加工位置を走査することができる。
【００２１】
この走査手段は、例えば、ガルバノミラー等のスキャンミラーにより構成される。
【００２２】
第１のレーザ出射手段および第２のレーザ出射手段は、マルチモードレーザとすることができる。
【００２３】
これにより、光ファイバを通って伝送されたレーザ光の断面の光の強度が均一なレーザパルスを簡単な構成で効率よく得ることができる。
【００２４】
このレーザ加工装置には、第１のレーザパルスを透明電極層から半導体層を剥離するのに十分で、透明基板から透明電極層を剥離するのに不十分なパワーに設定し、第２のレーザパルスを透明基板から透明電極層を剥離するのに十分なパワーに設定する設定手段をさらに設けることができる。
【００２５】
これにより、透明基板から、透明電極層乃至裏面電極層を残渣なく剥離するとともに、発生するスパッタの粒径を小さく、飛散量を少なくすることができる。
【００２６】
この設定手段は、例えば、アッテネータにより構成される。
【００２７】
本発明の一側面のレーザ加工方法は、明基板と裏面電極層との間に透明基板に隣接する透明電極層と透明電極層に隣接する半導体層が少なくとも形成されている薄膜太陽電池パネルの周縁部の透明電極層、半導体層および裏面電極層を除去することが可能なレーザ加工装置が、透明電極層に対する吸収より半導体層に対する吸収が大きい第１のレーザパルスと、透明電極層に対する吸収が第１のレーザパルスより大きい第２のレーザパルスとを、同じ周波数で、第１のレーザパルスより第２のレーザパルスを遅延させて出射し、導入された光を出射端面で強度を均一にして出射する光ファイバに第１のレーザパルスおよび第２のレーザパルスを導入し、光ファイバから出射された第１のレーザパルスおよび第２のレーザパルスを、スリットの入射面においてスリットの開口部を含むように結像させ、スリットを通過した第１のレーザパルスおよび第２のレーザパルスを薄膜太陽電池パネルに入射し結像させる。
【００２８】
本発明の一側面のレーザ加工方法においては、透明電極層に対する吸収より半導体層に対する吸収が大きい第１のレーザパルスと、透明電極層に対する吸収が第１のレーザパルスより大きい第２のレーザパルスとが、同じ周波数で、第１のレーザパルスより第２のレーザパルスが遅延されて出射され、光ファイバにより断面の光の強度が均一にされ、スリットの入射面においてスリットの開口部を含むように結像され、スリットを通過した後、薄膜太陽電池パネルに入射し結像される。
【００２９】
従って、より有効にレーザ光を利用しながら、より電気絶縁性に優れたエッジデリーションを行うことができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明の一側面によれば、より有効にレーザ光を利用しながら、より電気絶縁性に優れたエッジデリーションを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】エッジデリーションについて説明するための図である。
【図２】エッジデリーションについて説明するための図である。
【図３】従来のエッジデリーションを行う場合の問題点を説明するための図である。
【図４】本発明を適用したレーザ加工装置の第１の実施の形態を示すブロック図である。
【図５】角形光ファイバの端面を示す図である。
【図６】角形光ファイバに導入される前と導入され出射された後のマルチモードのレーザパルスの断面の光の強度の分布の例を示す図である。
【図７】角形光ファイバに導入される前と導入され出射された後のシングルモードのレーザパルスの断面の光の強度の分布の例を示す図である。
【図８】スリットの開口部の形状、および、レーザパルスの結像位置と開口部の位置との関係を示す図である。
【図９】図４のレーザ加工装置により実行されるエッジデリーション処理を説明するためのフローチャートである。
【図１０】レーザパルスのスキャン方法を説明するための図である。
【図１１】LD電流値とレーザパルスの発生タイミングおよびパルス形状との関係を示す図である。
【図１２】基本波パルスの遅延時間の設定方法について説明するための図である。
【図１３】基本波パルスの遅延時間の設定方法について説明するための図である。
【図１４】SHGパルスと基本波パルスの照射位置を説明するための図である。
【図１５】図４のレーザ加工装置によるエッジデリーションの工程の詳細を説明するための図である。
【図１６】図４のレーザ加工装置によるエッジデリーションの工程の詳細を説明するための図である。
【図１７】図４のレーザ加工装置によるエッジデリーションの工程の詳細を説明するための図である。
【図１８】図４のレーザ加工装置によるエッジデリーションの工程の詳細を説明するための図である。
【図１９】図４のレーザ加工装置によるエッジデリーションの工程の詳細を説明するための図である。
【図２０】タンデム型の薄膜太陽電池パネルのエッジデリーションを行う場合について説明するための図である。
【図２１】本発明を適用したレーザ加工装置の第２の実施の形態を示すブロック図である。
【図２２】図２１のレーザ加工装置により実行されるエッジデリーション処理を説明するためのフローチャートである。
【図２３】図２１のレーザ加工装置によるエッジデリーションの工程の詳細を説明するための図である。
【図２４】図２１のレーザ加工装置によるエッジデリーションの工程の詳細を説明するための図である。
【図２５】本発明を適用したレーザ加工装置の第３の実施の形態を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、図を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
【００３３】
まず、図４乃至図２０を参照して、本発明の第１の実施の形態について説明する。
【００３４】
図４は、本発明を適用したレーザ加工装置の第１の実施の形態を示す図である。図４のレーザ加工装置１０１は、薄膜太陽電池パネルのエッジデリーション等を行うための装置である。
【００３５】
レーザ加工装置１０１は、パルス発生器１１１、遅延回路１１２、SHG（Second Harmonic Generation）レーザ発振器１１３、基本波レーザ発振器１１４、アッテネータ（ATT）１１５ａ，１１５ｂ、コリメータレンズ１１６ａ，１１６ｂ、調整機構付きの全反射ミラー１１７ａ，１１７ｂ、２波長結合ミラー１１８、２波長結合レンズ１１９、角形光ファイバ１２０、２波長コリメータレンズ１２１、２波長結像レンズ１２２、スリット１２３、２波長結像レンズ１２４、２波長スキャンミラー１２５ａ、２波長スキャンミラー１２５ｂ、および、２波長ｆθレンズ１２６を含むように構成される。
【００３６】
パルス発生器１１１は、所定の周波数のパルス信号（以下、出射指令信号と称する）を生成し、生成した出射指令信号を、SHGレーザ発振器１１３に直接供給するととともに、遅延回路１１２を介して、基本波レーザ発振器１１４に供給する。
【００３７】
遅延回路１１２は、パルス発生器１１１から供給される出射指令信号を、設定された時間だけ遅延させて、基本波レーザ発振器１１４に供給する。なお、遅延回路１１２は、出射指令信号の遅延時間を、電気的なコントロールにて自在に可変することが可能である。
【００３８】
SHGレーザ発振器１１３は、例えば、レーザダイオード（以下、LDと称する）を励起光源に用い、Nd:YAGをレーザ媒体に用いたマルチモードのQ-SWレーザ発振器により構成される。SHGレーザ発振器１１３は、パルス発生器１１１から供給される出射指令信号に同期して、基本波（波長が1064nm）の１／２の波長（532nm）の横モードがマルチモードのレーザパルス（以下、SHGパルスと称する）を出射する。SHGレーザ発振器１１３から出射されたSHGパルスは、アッテネータ１１５ａにより減衰され、コリメータレンズ１１６ａによりコリメートされ、２波長結合ミラー１１８に入射する。
【００３９】
基本波レーザ発振器１１４は、例えば、LDを励起光源に用い、Nd:YAGをレーザ媒体に用いたマルチモードのQ-SWレーザ発振器により構成される。基本波レーザ発振器１１４は、遅延回路１１２を介してパルス発生器１１１から供給される出射指令信号に同期して、SHGレーザ発振器１１３からSHGパルスが出射されてから遅延時間Ｄが経過した後、基本波（波長が1064nm）の横モードがマルチモードのレーザパルス（以下、基本波パルスと称する）を出射する。基本波レーザ発振器１１４から出射された基本波パルスは、アッテネータ１１５ｂにより減衰され、コリメータレンズ１１６ｂによりコリメートされ、全反射ミラー１１７ａ，１１７ｂにより２波長結合ミラー１１８の方向に反射される。
【００４０】
なお、アッテネータ１１５ａ，１１５ｂの減衰量は可変であり、任意の値に設定することが可能である。
【００４１】
２波長結合ミラー１１８は、SHGパルスの波長域を透過し、基本波パルスの波長域を反射する特性を有している。従って、２波長結合ミラー１１８に入射したSHGパルスは、そのまま２波長結合ミラー１１８を透過し、２波長結合レンズ１１９に入射し、２波長結合ミラー１１８に入射した基本波パルスは、２波長結合ミラー１１８により２波長結合レンズ１１９の方向に反射され、２波長結合レンズ１１９に入射する。
【００４２】
２波長結合レンズ１１９は、SHGパルスおよび基本波パルスの波長が異なる２つのレーザパルスを同じ焦点位置に集光し、角形光ファイバ１２０に導入する。
【００４３】
角形光ファイバ１２０は、マルチモードの光ファイバにより構成される。また、図５は、角形光ファイバ１２０の端面（入射面または出射面）を示しているが、このように、角形光ファイバ１２０の出射口１４１の断面は矩形となっている。従って、角形光ファイバ１２０を通過したSHGパルスおよび基本波パルスは、その断面が矩形に成形されて角形光ファイバ１２０から出射される。
【００４４】
また、上述したように、SHGパルスおよび基本波パルスは、マルチモードのレーザパルスであり、角形光ファイバ１２０に導入される前の各レーザパルスの断面の光の強度分布は、図６の左側に示されるように、いくつかのピークを有する。そして、マルチモードのレーザ光は干渉性（コヒーレンシ）が低いため、角形光ファイバ１２０内で多重反射されてから出射される各レーザパルスの断面の光の強度分布は、図６の右側に示されるように、干渉縞がなく、ピークがほぼフラットになる。すなわち、角形光ファイバ１２０の出射端面での各レーザパルスの断面の光の強度は、その中心からの距離に関わらずほぼ均一となる。なお、断面の光の強度が均一なレーザパルスは、例えば、パルスが照射された部分の加工ムラ等を少なくすることができ、エッジデリーションに適している。
【００４５】
このようにして、レーザ加工装置１０１では、ホモジナイザ等の高価で光パワーの損失が大きな装置を用いることなく、マルチモードのレーザパルスを角形光ファイバ１２０を通過させるだけの簡単な構成で、エッジデリーションに適した断面の光の強度が均一なレーザパルスを効率よく得ることができる。
【００４６】
なお、仮に、SHGパルスおよび基本波パルスにシングルモードのレーザパルスを用いるようにした場合、角形光ファイバ１２０に導入される前の各レーザパルスの断面の光の強度分布は、図７の左側に示されるように、レーザパルスの中心を中心とするガウス分布に従う。そして、シングルモードのレーザパルスは、干渉性が高いため、角形光ファイバ１２０の内部で干渉し、角形光ファイバ１２０から出射される各レーザパルスには、干渉縞の一種であるスペックルが生じてしまう。すなわち、角形光ファイバ１２０から出射される各レーザパルスの断面の光の強度分布において、図７の右側に示されるように、不均一で非常に高いピークがいくつか生じてしまう。
【００４７】
図４に戻り、角形光ファイバ１２０から出射されたSHGパルスおよび基本波パルスは、２波長コリメータレンズ１２１によりコリメートされ、２波長結像レンズ１２２を透過し、スリット１２３に入射する。図８に示されるように、スリット１２３は、矩形の開口部１２３Ａが設けられており、SHGパルスおよび基本波パルスの断面を、開口部１２３Ａの形状に制限する。
【００４８】
図８の像１５１は、２波長結像レンズ１２２によりスリット１２３の入射面において結ばれるSHGパルスまたは基本波パルスの像（すなわち、角形光ファイバ１２０の出射口１４１の像）を示している。像１５１は、開口部１２３Ａよりやや大きめで開口部１２３Ａとほぼ同じ形の像であり、中心が開口部１２３Ａの中心とほぼ一致し、開口部１２３Ａを含むようにスリット１２３の入射面において結像する。従って、スリット１２３の開口部１２３Ａを通過せずに遮断される光量を小さく（例えば、１０％程度に）抑えることができ、レーザ光の損失を抑え、利用効率を上げることができる。
【００４９】
なお、仮に、角形光ファイバ１２０の代わりに円形の光ファイバを用いるようにした場合、スリット１２３の開口部１２３Ａの形と、光ファイバの出射口の像の形とが一致しないため、角形光ファイバ１２０を用いた場合と比較して、開口部１２３Ａを通過せずに遮断される光量が大きくなり、レーザ光の損失が増大する。ただし、加工形状を円形にする必要がある場合、反対に角形光ファイバでビーム伝送すると、スリット１２３での損失が大きくなるため、通常の円形コアを有する光ファイバを用いるようにすればよい。
【００５０】
スリット１２３を通過したSHGパルスおよび基本波パルスは、２波長結像レンズ１２４を透過し、２波長スキャンミラー１２５ａ，１２５ｂにより２波長ｆθレンズ１２６の方向に反射され、２波長ｆθレンズ１２６を透過し、薄膜太陽電池パネル１０２の加工面において結像する。
【００５１】
このように、角形光ファイバ１２０の端面のコア形状を、薄膜太陽レンズパネル１２４の加工面上に直接結像させるのではなく、角形光ファイバ１２０の端面の像を一度スリット１２３の面上に結ばせ、スリット１２３の形状の像を加工面上に結像させることにより、角形光ファイバ１２０の端面の像を直接結像させるより、周縁部分のレーザ強度の立ち上がりが急峻でシャープな加工を得ることができる。
【００５２】
２波長スキャンミラー１２５ａ，１２５ｂは、例えば、ガルバノミラーまたはマイクロミラーなどにより構成され、所定の回転軸を中心に回転し、その回転角により、SHGパルスおよび基本波パルスの２波長ｆθレンズ１２６への入射位置および入射角が変化する。そして、２波長ｆθレンズ１２６への入射角および入射位置の変化に応じて、薄膜太陽電池パネル１０２の加工面におけるSHGパルスおよび基本波パルスの結像位置が水平方向に移動する。すなわち、２波長スキャンミラー１２５ａ，１２５ｂにより、SHGパルスおよび基本波パルスの薄膜太陽電池パネル１０２への照射位置がスキャンされる。
【００５３】
なお、以下、２波長スキャンミラー１２５ａ，１２５ｂを個々に区別する必要がない場合、単に２波長スキャンミラー１２５と称する。
【００５４】
また、スリット１２３を通過したSHGパルスおよび基本波パルスの像（スリット１２３の開口部１２３Ａの像）は、２波長結像レンズ１２４および２波長ｆθレンズ１２６の焦点距離により定められる倍率で縮小されて結像する。具体的には、２波長結像レンズ１２４の焦点距離をｆ１、２波長ｆθレンズ１２６の焦点距離をｆ２とすると、スリット１２３の開口部１２３Ａの像はｆ２／ｆ１倍に縮小される。
【００５５】
薄膜太陽電池パネル１０２は、シングル型の薄膜太陽電池パネルであり、図内上から、ガラス製の透明基板１０２Ａ、ITO、SnO2、ZnOなどのTCOからなる透明電極層１０２Ｂ、a-Siからなる半導体層１０２Ｃ、Ag電極からなる裏面電極層１０２Ｄの順に積層されている。
【００５６】
次に、図９のフローチャートを参照して、レーザ加工装置１０１により実行されるエッジデリーション処理について説明する。なお、この処理は、例えば、Ｐ３工程までが終了した薄膜太陽電池パネル１０２を、図１０に模式的に示されるように、２波長ｆθレンズ１２６に対向するように透明基板１０２Ａを上に向けて、レーザ加工装置１０１の図示せぬステージに設置し、レーザ加工装置１０１の図示せぬ制御装置に、エッジデリーションの実行の指令を与えたときに開始される。
【００５７】
なお、以下、エッジデリーションを行っているときに薄膜太陽電池パネル１０２が順送りされる矢印Ａで示される方向をＹ軸方向とし、Ｙ軸方向に垂直で、薄膜太陽電池パネル１０２の透明基板１０２Ａの面に水平な方向をＸ軸方向とする。
【００５８】
ステップＳ１において、レーザ加工装置１０１は、各レーザパルスの出射タイミングを設定する。ここで、図１１乃至図１３を参照して、ステップＳ１の処理の具体例について説明する。
【００５９】
図１１は、SHGレーザ発振器１１３および基本波レーザ発振器１１４の図示せぬLDに流す電流値（以下、LD電流値と称する）と、レーザパルスの発生タイミングおよびパルス形状との関係を示す図である。なお、図１１は、レーザパルスの発振が可能な所定の閾値以上の大、中、小の３段階のLD電流値に対するレーザパルスの発生タイミングおよびパルス形状の関係を示している。
【００６０】
図１１に示されるように、SHGレーザ発振器１１３および基本波レーザ発振器１１４では、LD電流値が大きくなるほど、レーザパルスを発生するタイミングが早くなるとともに、パルス幅が短くなり、ピーク値が大きくなる。逆に、LD電流値が小さくなるほど、レーザパルスを発生するタイミングが遅くなるとともに、パルス幅が長くなり、ピーク値が小さくなる。
【００６１】
従って、SHGレーザ発振器１１３と基本波レーザ発振器１１４とでLD電流値が異なると、SHGレーザ発振器１１３と基本波レーザ発振器１１４に同じタイミングで出射指令信号を供給しても、例えば、図１２に示されるように、基本波パルス１６２の方がSHGパルス１６１より時間Ｄ１だけ早く出射されるような場合がある。この場合、図１３に示されるように、SHGパルス１６１が出射されてから基本波パルス１６２が出射されるまでの時間を所望の遅延時間Ｄに設定するためには、予め時間D１を調べておき、遅延回路１１２の遅延時間をＤ２（＝Ｄ１＋Ｄ）に設定するようにすればよい。
【００６２】
すなわち、ステップＳ１では、この遅延時間Ｄ２を遅延回路１１２に設定する処理が行われる。なお、この処理は、例えば、ユーザが図示せぬ制御装置に所望の遅延時間Ｄを与え、制御装置が、遅延時間Ｄ２を算出し、遅延回路１１２に設定するようにしてもよいし、ユーザが直接遅延回路１１２に遅延時間Ｄ２を設定するようにしてもよい。
【００６３】
なお、上述したように、LD電流値によりレーザパルスの発生タイミングが変化するため、レーザ加工装置１０１では、遅延時間Ｄを一定に保つために、SHGレーザ発振器１１３および基本波レーザ発振器１１４のLD電流値は、それぞれ所定の値に固定される。
【００６４】
また、出射指令信号の周波数が変化し、Q-SW周波数（レーザパルスの出力周波数）が変化する場合も、レーザパルスの発生タイミングとパルス幅が変化する。具体的には、Q-SW周波数が大きくなるほど、発生タイミングが遅く、パルス幅が長くなり、Q-SW周波数が小さくなるほど、発生タイミングが早く、パルス幅が短くなる。ただし、レーザ加工装置１０１では、SHGレーザ発振器１１３と基本波レーザ発振器１１４に同じ周波数の出射指令信号が供給され、SHGパルスと基本波パルスの周波数が一致し、周波数の違いによる発生タイミングとパルス幅の違いは発生しないため、この点については特に考慮する必要はない。
【００６５】
ステップＳ２において、レーザ加工装置１０１の図示せぬ制御装置は、アッテネータ１１５ａ，１１５ｂにより、各レーザパルスのパワーを設定する。具体的には、SHGパルスが、薄膜太陽電池パネル１０２の透明電極層１０２Ｂから半導体層１０２Ｃを剥離するのに十分で、透明基板１０２Ａから透明電極層１０２Ｂを剥離するのに不十分なパワーに設定され、基本波パルスが、透明基板１０２Ａから透明電極層１０２Ｂを剥離するのに十分なパワーに設定される。なお、SHGパルスに対する半導体層１０２Ｃの吸収係数は、半導体層１０２Ｃのバンドギャップに対して、SHGパルスが有するエネルギーの方が大きく、基本波パルスに対する透明電極層１０２Ｂの吸収係数と比較して非常に大きいので、SHGパルスのパワーは、基本波パルスのパワーより低く（例えば、１／１０程度）設定することが可能である。
【００６６】
ステップＳ３において、レーザ加工装置１０１は、SHGパルスを用いて、半導体層１０２Ｃおよび裏面電極層１０２Ｄを除去する。なお、ステップＳ３の処理の詳細については後述する。
【００６７】
ステップＳ４において、レーザ加工装置１０１は、基本波パルスを用いて、透明電極層１０２Ｂを除去する。なお、ステップＳ４の処理の詳細については後述する。
【００６８】
ステップＳ５において、レーザ加工装置１０１は、エッジデリーションが終了したか否かを判定する。レーザ加工装置１０１は、エッジデリーションを行う必要がある領域のうち、まだエッジデリーションを行っていない領域が残っている場合、まだエッジデリーションが終了していないと判定し、処理はステップＳ３に戻り、ステップＳ５において、エッジデリーションが終了したと判定されるまで、ステップＳ３乃至Ｓ５の処理が繰り返し実行される。
【００６９】
一方、ステップＳ５において、エッジデリーションが終了したと判定された場合、エッジデリーション処理は終了する。
【００７０】
ここで、図１０および図１４乃至図１９を参照して、ステップＳ３およびＳ４の処理の詳細について説明する。
【００７１】
まず、図１０を参照して、SHGパルスおよび基本パルスのスキャン方法について説明する。レーザ加工装置１０１では、例えば、ステップ＆リピート方式またはOn the Fly方式のいずれかにより、SHGパルスおよび基本波パルスのスキャンが行われる。
【００７２】
ステップ＆リピート方式では、薄膜太陽電池パネル１０２を矢印Ａの方向（Ｙ軸方向）に、２波長ｆθレンズ１２６のスキャンエリア範囲単位でインデックス送りしながら、SHGパルスおよび基本波パルスのスキャンが行われる。具体的には、ステージを静止させた状態で、２波長スキャンミラー１２５および２波長ｆθレンズ１２６により、各レーザパルスをＸ軸方向にスキャンしながら、Ｘ軸方向の１列分の加工を行った後、Ｙ軸方向に１ピッチ分移動し、これを２波長ｆθレンズ１２６のＹ軸方向のスキャンエリアまでスキャンした後、次に、薄膜太陽電池パネル１０２を次の加工位置までステップ移動させて、次の列の加工を行う処理が繰り返される。この方式の場合、各レーザパルスをＸ軸方向にのみスキャンするので、スキャン制御がシンプルになる一方、ステージの移動、停止を繰り返し、ステージを加減速する回数が増加するため、２波長ｆθレンズ１２６のスキャンエリアが広くないと、加工時間が長くなる場合がある。
【００７３】
一方、On the Fly方式では、薄膜太陽電池パネル１０２を矢印Ａの方向（Ｙ軸方向）に低速で等速移動させながら、SHGパルスおよび基本波パルスのスキャンが行われる。具体的には、ステージを停止させずにY軸方向に等速で移動させたまま、２波長スキャンミラー１２５および２波長ｆθレンズ１２６により、各レーザパルスをＸ軸方向にスキャンするとともに、Ｘ軸方向にスキャンしている間にステージがＹ軸方向に移動する分、Ｙ軸方向にもスキャンしながら、Ｘ軸方向の各列の加工が行われる。この方式の場合、各レーザパルスをＸ軸およびＹ軸の両方向に同時にスキャンするので、スキャン制御が複雑になる一方、ステージを停止させる必要がないため、加工が早くなる。
【００７４】
なお、図１０の薄膜太陽電池パネル１０２の右下隅に示される四角は、SHGパルスおよび基本波パルスの照射位置を模式的に示している。なお、後述するように、実際には、この図と異なり、各レーザパルスはＸ軸方向およびＹ軸方向に重なるように照射される。
【００７５】
次に、図１４乃至図１９を参照して、１列分（Ｘ軸方向）のエッジデリーション処理の詳細について説明する。
【００７６】
図１４は、薄膜太陽電池パネル１０２のＸ軸方向のSHGパルスおよび基本波パルスの照射位置の例を示している。なお、図中、横方向がＸ軸方向を示し、縦方向がＹ軸方向を示している。また、図中、上段がSHGパルスの照射位置を示し、下段が基本波パルスの照射位置を示している。なお、図を分かりやすくするために、SHGパルスの照射位置と基本波パルスの照射位置を２段に分けて図示しているが、実際には、SHGパルスと基本波パルスのＹ軸方向の照射位置はほぼ等しく、互いに重なるように照射される。
【００７７】
まず、パルス発生器１１１からSHGレーザ発振器１１３に出射指令信号が供給されたとき、SHGパルスＰａ１が、SHGレーザ発振器１１３から出射され、薄膜太陽電池パネル１０２に照射される。そして、SHGパルスＰａ１が出射されてから遅延時間Ｄが経過した後、遅延回路１１２から基本波レーザ発振器１１４に出射指令信号が供給され、SHGパルスＰａ１とほぼ同じ形状の基本波パルスＰｂ１が、基本波レーザ発振器１１４から出射され、薄膜太陽電池パネル１０２に照射される。
【００７８】
このとき、２波長スキャンミラー１２５によるＸ軸方向のスキャンが連続して行われているため、遅延時間Ｄの間にＸ軸方向にスキャンされる距離ｄ（以下、ズレ幅ｄと称する）だけ、SHGパルスＰａ１の照射位置と基本波パルスＰｂ１の照射位置との間にズレが生じる。例えば、遅延時間Ｄ＝1μsとし、２波長スキャンミラー１２５によるＸ軸方向のスキャン速度をVs[m/s]とすると、SHGパルスＰａ１と基本波パルスＰｂ１のズレ幅ｄ＝Vs(μm)となる。
【００７９】
次に、パルス発生器１１１からSHGレーザ発振器１１３に次の出射指令信号が供給されたとき、SHGパルスＰａ２が、SHGレーザ発振器１１３から出射され、薄膜太陽電池パネル１０２に照射される。このとき、出力指令信号の周波数、すなわち、出力指令信号の出射間隔は、隣接するSHGパルスＰａ１とSHGパルスＰａ２とがＸ軸方向に5〜10％オーバラップするように設定されており、図中網掛けで示されるように、SHGパルスＰａ１とSHGパルスＰａ２とが、Ｘ軸方向に幅Ｌ（以下、重なり幅Ｌと称する）だけ重なるように照射される。
【００８０】
さらに、SHGパルスＰａ２が照射されてから遅延時間Ｄが経過した後、SHGパルスＰａ２とＸ軸方向にズレ幅ｄだけずれ、基本波パルスＰｂ１とＸ軸方向に重なり幅Ｌだけ重なる位置に、基本波パルスＰｂ２が照射される。
【００８１】
以下、同様にして、Ｘ軸方向の一列の加工が終了するまで、SHGパルスと基本波パルスがＸ軸方向にズレ幅ｄだけずれ、隣接するSHGパルスおよび隣接する基本波パルスがＸ軸方向に重なり幅Ｌだけ重なるように、SHGパルスおよび基本波パルスが照射される。
【００８２】
なお、遅延時間Ｄは、ズレ幅ｄが重なり幅Ｌより十分小さい値（例えば、重なり幅Ｌの20％以下）になるように設定することが望ましい。例えば、SHGパルスおよび基本波パルスの大きさが500μm×500μｍで、重なり幅Ｌが約25〜50μmに設定され、２波長スキャンミラー１２５によるＸ軸方向のスキャン速度Vs＝5m/sに設定されている場合、遅延時間Ｄ＝1μsに設定すれば、ズレ幅ｄ＝5μmとなり、重なり幅Ｌの10〜20％とすることができる。
【００８３】
なお、図示は省略するが、Ｙ軸方向についても、隣接するレーザパルスが所定の幅だけ重なるように、SHGパルスおよび基本波パルスが照射される。
【００８４】
次に、図１５乃至図１９を参照して、薄膜太陽電池パネル１０２のエッジデリーションの工程の詳細について説明する。図１５乃至図１９は、Ｘ軸方向に加工する場合の薄膜太陽電池パネル１０２の断面の遷移を示している。なお、図１５乃至図１９の横方向がＸ軸方向であり、左から右方向に加工が行われるものとする。
【００８５】
図１５は、位置ｘ０まで加工が終了したときの薄膜太陽電池パネル１０２の断面を示している。すなわち、図内左から位置ｘ０までの範囲において、透明電極層１０２Ｂ乃至裏面電極層１０２Ｄが除去されている。
【００８６】
そして、図１６に示されるように、位置ｘ１ａから位置ｘ１ｂまでの範囲に、SHGパルスｎが透明基板１０２Ａ側から照射された場合、位置ｘ０から位置ｘ１ｂまでの範囲の半導体層１０２Ｃおよび裏面電極層１０２Ｄが除去される。
【００８７】
ここで、SHGパルスに対する吸収係数は、透明電極層１０２Ｂが非常に低く、半導体層１０２Ｃが非常に高い。また、上述したように、SHGパルスは、半導体層１０２Ｃを蒸発させるのに十分で、透明基板１０２Ａにダメージを与えたり、透明電極層１０２Ｂを剥離したりするのに不十分なパワーに設定されている。従って、SHGパルスｎのほとんどが、透明基板１０２Ａおよび透明電極層１０２Ｂを透過し、半導体層１０２Ｃに吸収され、半導体層１０２Ｃが蒸発するときの爆発力により、位置ｘ０から位置ｘ１ｂまでの範囲の半導体層１０２Ｃ、および、半導体層１０２Ｃに付着している裏面電極層１０２Ｄが剥離される。このとき、半導体層１０２Ｃの爆発力が大きいため、発生するスパッタの粒径は非常に小さく、爆発したときの飛散も広範囲に渡る。従って、飛散したスパッタが、透明基板１０２Ａに付着しても、干渉色が見えるまでの厚さにならず、透明電極層１０２Ｂ乃至裏面電極層１０２Ｄの断面や、裏面電極層１Ｄの表面に付着しても、電気絶縁性を低下させることがほとんどない。
【００８８】
次に、SHGパルスｎが照射されてから遅延時間Ｄが経過した後、図１７に示されるように、位置ｘ２ａから位置ｘ２ｂまでの範囲に、基本波パルスｎが透明基板１０２Ａ側から照射される。なお、位置ｘ２ａと位置ｘ２ｂとの間の幅は、位置ｘ１ａと位置ｘ１ｂとの間の幅とほぼ等しく（すなわち、SHGパルスｎの幅と基本波パルスｎの幅がほぼ等しく）、位置ｘ１ａと位置ｘ２ａとの間の幅、および、位置ｘ１ｂと位置ｘ２ｂとの間の幅は、図１４を参照して上述したズレ幅ｄとなる。
【００８９】
基本波パルスに対する透明電極層１０２Ｂの吸収係数は、低いものの、SHGパルスに対する透明電極層１０２Ｂの吸収係数と比較すると高い。また、基本波パルスに対する半導体層１０２Ｃの吸収係数も、低いものの、若干はある。さらに、上述したように、基本波パルスは、透明基板１０２Ａから透明電極層１０２Ｂを剥離するのに十分なパワーに設定されている。従って、基本波パルスｎの一部分が透明電極層１０２Ｂに吸収され、透明電極層１０２Ｂが蒸発するときの爆発力により、位置ｘ０から位置ｘ１ｂまでの範囲の透明電極層１０２Ｂが、透明基板１０２Ａから剥離され、位置ｘ１ｂから位置ｘ２ｂまでの範囲の透明電極層１０２Ｂ乃至裏面電極層１０２Ｄが透明基板１０２Ａから剥離される。
【００９０】
ここで、位置ｘ０から位置ｘ１ｂまでは、すでに半導体層１０２Ｃおよび裏面電極層１０２Ｄが除去されており、透明電極層１０２Ｂだけ除去すればよい。また、透明電極層１０２Ｂ乃至裏面電極層１０２Ｄを除去する位置ｘ１ｂから位置ｘ２ｂまでの幅（すなわち、ズレ幅ｄ）は非常に狭い。このため、位置ｘ１ｂから位置ｘ２ｂまでの半導体層１０２Ｃおよび裏面電極層１０２Ｄを飛ばすための透明電極層１０２Ｂの爆発力は弱いものの、位置ｘ０から位置ｘ１ｂまでの範囲と一緒にほとんどが爆発しているため、透明電極層１０２Ｂの爆発力が不足することなく、SHGパルスを照射したときと同様に、発生するスパッタの粒径は非常に小さくなり、飛散量も非常に少なくなり、電気絶縁性を低下させることがほとんどない状態で剥離される。
【００９１】
次に、SHGパルスｎが照射されてから出射指令信号の周波数で規定される時間が経過した後、図１８に示されるように、位置ｘ３ａから位置ｘ３ｂまでの範囲に、SHGパルスｎ＋１が透明基板１０２Ａ側から照射される。これにより、SHGパルスｎが照射されたときと同様に、位置ｘ２ｂから位置ｘ３ｂまでの範囲の半導体層１０２Ｃおよび裏面電極層１０２Ｄが除去される。なお、位置ｘ３ａと位置ｘ１ｂとの間の幅は、図１４を参照して上述した重なり幅Ｌとなる。
【００９２】
次に、SHGパルスｎ＋１が照射されてから遅延時間Ｄが経過した後、図１９に示されるように、位置ｘ４ａから位置ｘ４ｂまでの範囲に、基本波パルスｎ＋１が透明基板１０２Ａ側から照射される。これにより、基本波パルスｎが照射されたときと同様に、位置ｘ２ｂから位置ｘ３ｂまでの範囲の透明電極層１０２Ｂが除去され、位置ｘ３ｂから位置ｘ４ｂまでの範囲の透明電極層１０２Ｂ乃至裏面電極層１０２Ｄが除去される。なお、位置ｘ３ａと位置ｘ４ａとの間の幅、および、位置ｘ３ｂと位置ｘ４ｂとの間の幅は、図１４を参照して上述したズレ幅ｄとなる。また、位置ｘ４ａと位置ｘ２ｂとの間の幅は、図１４を参照して上述した重なり幅Ｌとなる。
【００９３】
以下、同様にして、Ｘ軸方向の一列の加工が終了するまで、出射指令信号に同期してSHGパルスが照射され、半導体層１０２Ｃおよび裏面電極層１０２Ｄが除去され、それから遅延時間Ｄが経過してから基本波パルスが照射され、透明電極層１０２Ｂ（一部、半導体層Cおよび裏面電極層１０２Dを含む）が除去される処理が繰り返される。
【００９４】
以上のようにして、より有効にレーザ光を利用しながら、より電気絶縁性に優れたエッジデリーションを行うことができる。
【００９５】
なお、以上の説明では、シングル型の薄膜太陽電池パネルのエッジデリーションを行う例について説明したが、本発明は、タンデム型の薄膜太陽電池パネルのエッジデリーションを行う場合にも有効である。
【００９６】
図２０は、タンデム型の薄膜太陽電池パネル１８１の断面を示す模式図である。薄膜太陽電池パネル１８１は、図内上から、ガラス製の透明基板１８１Ａ、TCOからなる透明電極層１８１Ｂ、a-Siからなる半導体層１８１Ｃ、TCOからなる透明電極層１８１Ｄ、マイクロクリスタルシリコン（μC-Si）からなる半導体層１８１Ｅ、TCOからなる透明電極層１８１Ｆ、Ag電極からなる裏面電極層１８１Ｇの順に積層されている。また、例えば、半導体層１８１Ｅの厚さは、半導体層１８１Ｃの厚さの３〜４倍となり、透明電極層１８１Ｂから裏面電極層１８１Ｇまでの発電層の厚みは、５〜６μｍになる
【００９７】
透明基板１８１Ａ側からSHGパルスを照射した場合、SHGパルスに対する半導体層１８１Ｃおよび半導体層１８１Ｅの吸収係数が非常に高いので、SHGパルスは、透明基板１８１Ａおよび透明電極層１８１Ｂを透過した後、半導体層１８１Ｃおよび半導体層１８１Ｅに効率的に吸収される。そして、半導体層１８１Ｃおよび半導体層１８１Ｅが蒸発するときの爆発力で、半導体層１８１Ｃおよび半導体層１８１Ｅ、並びに、SHGパルスに対する吸収係数が低く、半導体層１８１Ｃおよび半導体層１８１Ｅに付着している透明電極層１８１Ｄ，１８１Ｆおよび裏面電極層１８１Ｇが剥離される。
【００９８】
このとき、SHGパルスに対する半導体層１８１Ｃおよび半導体層１８１Ｅの吸収係数が高く、爆発力が大きいため、シングル型の薄膜太陽電池パネル１０２のエッジデリーションを行う場合とほぼ同じパワーのSHGパルスで、半導体層１８１Ｃ乃至裏面電極層１８１Ｇを除去することが可能である。また、半導体層１８１Ｃ乃至裏面電極層１８１Ｇを除去した後は、薄膜太陽電池パネル１０２の場合と同様に、基本波パルスにより透明電極層１８１Ｂを除去すればよいので、必要な基本波パルスのパワーは、薄膜太陽電池パネル１０２の場合とほぼ同じとなる。
【００９９】
なお、仮に、基本波パルスのみを用いて薄膜太陽電池パネル１８１のエッジデリーションを行うようにした場合、図３を参照して上述した、基本波パルスのみを用いてシングル型の薄膜太陽電池パネル１のエッジデリーションを行う場合と同様に、透明電極層１８１Ｂ乃至裏面電極層１８１Ｇの残渣が残ったり、粒径が大きく不均一なスパッタが周囲に多数飛散したりして、加工部分およびその周辺の電気絶縁性を低下させてしまう。特に、タンデム型の薄膜太陽電池パネル１８１は、シングル型の薄膜太陽電池パネル１と比較して、除去すべき発電層が厚いため、残渣の量およびスパッタの飛散量がより多く、スパッタの粒径がより大きくなり、さらに電気絶縁性を悪化させる方向となる。
【０１００】
なお、以上では、a-SiとμC-Siの２段重ねのタンデム構成の薄膜太陽電池パネル１８１のエッジデリーションを行う例を示したが、本発明は、近年開発が進んでいる、a-SiとμC-Siが３段以上重ねられた薄膜太陽電池パネルのエッジデリーションを行う場合も同様に有効である。
【０１０１】
次に、図２１乃至図２４を参照して、本発明の第２の実施の形態について説明する。
【０１０２】
図２１は、本発明を適用したレーザ加工装置の第２の実施の形態を示す図である。図２０のレーザ加工装置２０１は、図４のレーザ加工装置１０１と同様に、薄膜太陽電池パネル２０２のエッジデリーション等を行うための装置である。
【０１０３】
レーザ加工装置２０１は、パルス発生器２１１、遅延回路２１２、第１基本波レーザ発振器２１３、第２基本波レーザ発振器２１４、アッテネータ２１５ａ，２１５ｂ、コリメータレンズ２１６ａ，２１６ｂ、調整機構付きの全反射ミラー２１７ａ，２１７ｂ、固定式の全反射ミラー２１８、結合レンズ２１９、角形光ファイバ２２０、コリメータレンズ２２１、結像レンズ２２２、スリット２２３、結像レンズ２２４、スキャンミラー２２５ａ，２２５ｂ、および、ｆθレンズ２２６を含むように構成される。なお、図中、図４のレーザ加工装置１０１と対応する部分には、下２桁が同じ符合を付してある。
【０１０４】
レーザ加工装置２０１は、レーザ加工装置１０１と比較して、SHGレーザ発振器１１３、基本波レーザ発振器１１４、２波長結合ミラー１１８、２波長結合レンズ１１９、２波長コリメータレンズ１２１、２波長結像レンズ１２２、２波長結像レンズ１２４、２波長スキャンミラー１２５ａ，１２５ｂ、および、２波長ｆθレンズ１２６が、それぞれ、第１基本波レーザ発振器２１３、第２レーザ発振器２１４、全反射ミラー２１８、結合レンズ２１９、コリメータレンズ２２１、結像レンズ２２２、結像レンズ２２４、スキャンミラー２２５ａ，２２５ｂ、および、ｆθレンズ２２６にそれぞれ置き換わっている点が異なる。
【０１０５】
なお、２本のマルチモードの基本波レーザ光を使用する場合、各基本波レーザ発振器から出射されるレーザ光の偏光状態はランダム偏光となる。従って、１本の角形光ファイバ２２０に入射させるための結像光学系では、偏光合成による１ビーム化ができないため、本例のように、結合レンズ２１９を用いて空間的な合成を行う。幸い、角形光ファイバ２２０のコア形状は、500μm角や1mm角程度と大きな形状であるため、２本のマルチモードの基本波レーザ光を簡単に結合することができる。
【０１０６】
また、レーザ加工装置２０１の結合レンズ２１９、コリメータレンズ２２１、結像レンズ２２２、結像レンズ２２４、スキャンミラー２２５ａ，２２５ｂ、および、ｆθレンズ２２６と、レーザ加工装置１０１の２波長結合レンズ１１９、２波長コリメータレンズ１２１、２波長結像レンズ１２２、２波長結像レンズ１２４、２波長スキャンミラー１２５ａ，１２５ｂ、および、２波長ｆθレンズ１２６とは、前者が主に基本波パルスの１波長のみに対応し、後者が基本波パルスとSHGパルスの２波長に対応するだけの違いであり、機能的な違いはない。
【０１０７】
以下、主にレーザ加工装置１０１と異なる点について説明する。
【０１０８】
第１基本波レーザ発振器２１３は、例えば、LDを励起光源に用い、Nd:YAGをレーザ媒体に用いたマルチモードのQ-SWレーザ発振器により構成される。第１基本波レーザ発振器２１３は、パルス発生器２１１から供給される出射指令信号に同期して、基本波パルス（以下、基本波パルスＡと称する）を出射する。第１基本波レーザ発振器２１３から出射された基本波パルスＡは、アッテネータ２１５ａにより減衰され、コリメータレンズ２１６ａによりコリメートされ、結合レンズ２１９に入射する。
【０１０９】
第２基本波レーザ発振器２１４は、例えば、第１基本波レーザ発振器２１３と同様のレーザ発振器により構成される。第２基本波レーザ発振器２１４は、遅延回路２１２を介してパルス発生器２１１から供給される出射指令信号に同期して、第１基本波レーザ発振器２１４から基本波パルスＡが出射されてから遅延時間Ｄが経過した後、基本波パルス（以下、基本波パルスＢと称する）を出射する。第２基本波レーザ発振器２１４から出射された基本波パルスＢは、アッテネータ２１５ｂにより減衰され、コリメータレンズ２１６ｂによりコリメートされ、全反射ミラー２１７ａ，２１７ｂおよび全反射ミラー２１８により、結合レンズ２１９の方向に反射される。
【０１１０】
結合レンズ２１９は、２つの基本波パルスを合わせる働きを有しており、結合レンズ２１９により空間的に合成された基本波パルスＡおよび基本波パルスＢが、角形光ファイバ２０２に導入される。
【０１１１】
次に、図２２のフローチャートを参照して、レーザ加工装置２０１により実行されるエッジデリーション処理について説明する。なお、この処理は、例えば、Ｐ３工程までが終了した薄膜太陽電池パネル２０２を、レーザ加工装置２０１の図示せぬステージに設置し、レーザ加工装置２０１の図示せぬ制御装置に、エッジデリーションの実行の指令を与えたときに開始される。
【０１１２】
ステップＳ５１において、レーザ加工装置２０１は、図９のステップＳ１の処理と同様に、各レーザパルスの出射タイミングを設定する。
【０１１３】
ステップＳ５２において、レーザ加工装置２０１の図示せぬ制御装置は、アッテネータ２１５ａ，２１５ｂにより、各レーザパルスのパワーを設定する。具体的には、基本波パルスＡは、薄膜太陽電池パネル２０２の透明基板２０２Ａから透明電極層２０２Ｂをできるだけ剥離せずに、かつ、透明電極層２０２Ｂから半導体層２０２Ｃをできるだけ剥離することができるパワーに設定される。なお、上述したように、基本波パルスは、SHGパルスと比較して、半導体層２０２Ｃの吸収係数が小さく、半導体層２０２Ｃの爆発力が小さくなるため、基本波パルスＡのパワーは、レーザ加工装置１０１のSHGパルスのパワーと比較して大きく設定する必要がある。また、基本波パルスＢは、透明基板２０２Ａから透明電極層２０２Ｂを剥離するのに十分なパワーに設定される。
【０１１４】
ステップＳ５３において、レーザ加工装置２０１は、第１基本波レーザ発振器２１３からのレーザパルス（すなわち、基本波パルスＡ）を用いて、半導体層２０２Ｃ、裏面電極層２０２Ｄを除去する。なお、ステップＳ５３の処理の詳細については後述する。
【０１１５】
ステップＳ５４において、レーザ加工装置２０１は、第２基本波レーザ発振器２１４からのレーザパルス（すなわち、基本波パルスＢ）を用いて、透明電極層２０２Ｂを除去する。なお、ステップＳ５４の処理の詳細については後述する。
【０１１６】
ステップＳ５５において、図９のステップＳ５の処理と同様に、エッジデリーションが終了したか否かが判定され、まだエッジデリーションが終了していないと判定された場合、処理はステップＳ５３に戻り、ステップＳ５５において、エッジデリーションが終了したと判定されるまで、ステップＳ５３乃至Ｓ５５の処理が繰り返し実行される。
【０１１７】
一方、ステップＳ５５において、エッジデリーションが終了したと判定された場合、エッジデリーション処理は終了する。
【０１１８】
ここで、図２３および図２４を参照して、ステップＳ５３およびＳ５４の処理の詳細について説明する。
【０１１９】
なお、基本波パルスＡおよび基本波パルスＢのスキャン方法および照射位置については、SHGパルスが基本波パルスＡに置き換わり、基本波パルスが基本波パルスＢに置き換わっただけで、レーザ加工装置１０１のSHGパルスおよび基本波パルスのスキャン方法および照射位置と同様であるので、その説明は省略する。
【０１２０】
図２３は、基本波パルスＡを照射した後の薄膜太陽電池パネル２０２の状態を示す模式図であり、図２４は、基本波パルスＢを照射した後の薄膜太陽電池パネル２０２の状態を示す模式図である。なお、図２３および図２４の上の図は、薄膜太陽電池パネル２０２の断面図であり、下の図は、薄膜太陽電池パネル２０２を裏面電極層２０２Ｄ側から見た図である。
【０１２１】
まず、透明基板２０２Ａ側から基本波パルスＡを照射すると、上述したように、基本波パルスＡは、透明基板２０２Ａから透明電極層２０２Ｂをできるだけ剥離せずに、かつ、透明電極層２０２Ｂから半導体層２０２Ｃをできるだけ剥離することができるパワーに設定されているので、図２３に示されるように、基本波パルスＡが照射された領域において透明電極層２０２Ｂの一部が剥離されずに残る。また、剥離されずに残った透明電極層２０２Ｂの上（図内では下）に半導体層２０２Ｃおよび裏面電極層２０２Ｄの加工残り２５１が残る。
【０１２２】
次に、透明基板２０２Ａ側から基本波パルスＢを照射すると、上述したように、基本波パルスＢは、透明基板２０２Ａから透明電極層２０２Ｂを剥離するのに十分なパワーに設定されているので、基本波パルスＢが、基本波パルスＡを照射したときに残された透明電極層２０２Ｂに吸収され、その透明電極層２０２Ｂが蒸発するときの爆発力により、図２４に示されるように、透明基板２０２Ａから透明電極層２０２Ｂが完全に剥離され、それに伴い、加工残り２５１も除去される。
【０１２３】
なお、仮に、基本波パルスＡを照射したときに、できるだけ透明基板２０２Ａから透明電極層２０２Ｂを剥離し、僅かな残渣だけが残っているような状態にした場合、基本波パルスＢを照射したときに、基本波パルスＢがほとんど吸収されなくなり、残っている透明電極層２０２Ｂの残渣をきれいに取り除くことが困難になる。
【０１２４】
なお、以上の説明では、シングル型の薄膜太陽電池パネルのエッジデリーションを行う例について説明したが、レーザ加工装置２０１の加工方法は、半導体層が厚いタンデム型の薄膜太陽電池パネルのエッジデリーションを行う場合に特に有効であり、スパッタの少ないレーザ加工が可能になる。
【０１２５】
また、レーザ加工装置１０１とレーザ加工装置２０１とを比較すると、レーザ加工装置１０１の方が、よりスパッタの少ない加工が可能になるが、レーザ加工装置２０１の方が、波長の異なるレーザ発振装置を設ける必要がない分、コストを下げることが可能である。
【０１２６】
図２５は、図２１のレーザ加工装置２０１の変形例を示している。なお、図中、図２１と対応する部分は、同じ符合を付してある。
【０１２７】
図２５のレーザ加工装置３０１は、図２１のレーザ加工装置２０１と比較して、調整機構付きの全反射ミラー３１１ａ，３１１ｂが設けられ、全反射ミラー２１８の代わりに、プリズム型全反射ミラー３１２が設けられている点が異なる。
【０１２８】
以下、主にレーザ加工装置１０１と異なる点について説明する。
【０１２９】
第１基本波レーザ発振器２１３から出射された基本波パルスＡは、アッテネータ２１５ａにより減衰され、コリメータレンズ２１６ａによりコリメートされ、全反射ミラー３１１ａ，３１１ｂ、プリズム型全反射ミラー３１２により、結合レンズ２１９の方向に反射される。
【０１３０】
第２基本波レーザ発振器２１４から出射された基本波パルスＢは、アッテネータ２１５ｂにより減衰され、コリメータレンズ２１６ｂによりコリメートされ、全反射ミラー２１７ａ，２１７ｂ、プリズム型全反射ミラー３１２により、結合レンズ２１９の方向に反射される。
【０１３１】
結合レンズ２１９は、２つの基本波パルスを合わせる働きを有しており、結合レンズ２１９により空間的に合成された基本波パルスＡおよび基本波パルスＢが、角形光ファイバ２０２に導入される。
【０１３２】
その他の点については、レーザ加工装置２０１と同様である。
【０１３３】
なお、以上では、レーザ加工装置１０１において、波長が異なる２つのレーザパルスを用いる場合について説明したが、本発明は、例えば、３つ以上の波長が異なるレーザパルス（例えば、基本波、SHG、THG（Third Harmonic Generation）のレーザパルスなど）を用いる場合にも適用することができる。
【０１３４】
また、レーザパルスの波長およびレーザパルスの遅延時間は、薄膜太陽電池パネルを構成する物質により、最適な値が異なるため、加工対象となる物質によって、最適な波長および遅延時間を選択できるようにすることが望ましい。
【０１３５】
さらに、以上の説明では、スキャンミラーおよびｆθレンズを用いてレーザパルスをスキャンして薄膜太陽電池パネルを加工する例を示したが、本発明の実施の形態では、例えば、レーザパルスの照射位置が固定された固定光学系を用い、レーザパルスのスキャンを行わずに、薄膜太陽電池パネルをＸ軸およびＹ軸方向に移動させて加工するようにすることも可能である。
【０１３６】
なお、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に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において種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【０１３７】
１０１  レーザ加工装置
１０２  薄膜太陽電池パネル
１０２Ａ  透明基板
１０２Ｂ  透明電極層
１０２Ｃ  半導体層
１０２Ｄ  裏面電極層
１１１  パルス発生器
１１２  遅延回路
１１３  SHGレーザ発振器
１１４  基本波レーザ発振器
１１５ａ，１１５ｂ  アッテネータ
１１６ａ，１１６ｂ  コリメータレンズ
１１９  ２波長結合レンズ
１２０  角形光ファイバ
１２１  ２波長コリメータレンズ
１２２  ２波長結像レンズ
１２３  スリット
１２３Ａ  開口部
１２４  ２波長結像レンズ
１２５ａ，１２５ｂ  ２波長スキャンミラー
１２６  ２波長ｆθレンズ
１８１  薄膜太陽電池パネル
１８１Ａ  透明基板
１８１Ｂ  透明電極層
１８１Ｃ  半導体層
１８１Ｄ  透明電極層
１８１Ｅ  半導体層
１８１Ｆ  透明電極層
１８１Ｇ  裏面電極層
２０１  レーザ加工装置
２０２  薄膜太陽電池パネル
２０２Ａ  透明基板
２０２Ｂ  透明電極層
２０２Ｃ  半導体層
２０２Ｄ  裏面電極層
２１１  パルス発生器
２１２  遅延回路
２１３，２１４  基本波レーザ発振器
２１５ａ，２１５ｂ  アッテネータ
２１６ａ，２１６ｂ  コリメータレンズ
２１９  結合レンズ
２２０  角形光ファイバ
２２１  コリメータレンズ
２２２  結像レンズ
２２３  スリット
２２４  結像レンズ
２２５ａ，２２５ｂ  スキャンミラー
２２６  ｆθレンズ
３０１  レーザ加工装置
【図１】
2011061153.tif 000003
【図２】
2011061153.tif 000004
【図３】
2011061153.tif 000005
【図４】
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【図５】
2011061153.tif 000007
【図６】
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【図７】
2011061153.tif 000009
【図８】
2011061153.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2011061153.tif 000018
【図１７】
2011061153.tif 000019
【図１８】
2011061153.tif 000020
【図１９】
2011061153.tif 000021
【図２０】
2011061153.tif 000022
【図２１】
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【図２２】
2011061153.tif 000024
【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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