(57)【要約】【課題】薄膜デバイスを個別のセルに分割する方法、及び、この方法を実施する装置の更なる改善を提供することを目的とする。【解決手段】薄膜デバイスを個別のセルに分割する方法であって、前記薄膜デバイスは、第１の下部電極層と、第２の活性層と、第３の上部電極層とを含み、３つの層の全ては、前記デバイス全体にわたって連続的であり、前記個別のセルは直列に電気的に相互接続されるものであり、少なくとも、前記セルを分割することは、前記デバイスを横切る処理ヘッドの単一パスにおいて実施され、前記処理ヘッドは少なくとも以下のステップ、すなわち、ａ）前記第１の層、前記第２の層及び前記第３の層を貫く第１の切削部を形成するステップと、ｂ）前記第２の層及び前記第３の層を貫く第２の切削部を形成するステップと、ｃ）第３の層を貫く第３の切削部であって、かつ、第２の切削部に隣接して、前記第２の切削部の、前記第１の切削部に対して反対側にある第３の切削部を形成するステップと、を前記単一パスにおいて実施し、前記第１の切削部及び前記第２の切削部のうちの少なくとも一方は、前記デバイスを横切る前記処理ヘッドの前記単一パス中に、２つのレーザービームを順次用いて形成され、第１のレーザービームは、前記層のうちの少なくとも１つを貫く切削部を形成し、第２のレーザービームは、前記層のうちの少なくとも他の１つを貫く切削部を形成することを特徴とする方法。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄膜デバイスを個別のセルに分割する方法であって、前記薄膜デバイスは、下部電極層である第１の層と、活性層である第２の層と、上部電極層である第３の層とを含み、これらの層の全ては前記デバイス全体にわたって連続的であり、前記個別のセルは直列に電気的に相互接続されるものであり、少なくとも、前記セルを分割することは、前記デバイスを横切る処理ヘッドの単一パスにおいて実施され、前記処理ヘッドは少なくとも以下のステップ、すなわち、
ａ）前記第１の層、前記第２の層及び前記第３の層を貫く第１の切削部を形成するステップと、
ｂ）前記第２の層及び前記第３の層を貫く第２の切削部であって、かつ、前記第１の切削部に隣接する第２の切削部を形成するステップと、
ｃ）前記第３の層を貫く第３の切削部であって、かつ、前記第２の切削部に隣接し、前記第２の切削部の、前記第１の切削部に対して反対側にある第３の切削部を形成するステップと、
を前記単一パスにおいて実施し、前記第１の切削部及び前記第２の切削部のうちの少なくとも一方は、前記デバイスを横切る前記処理ヘッドの前記単一パス中に、２つのレーザービームを順次用いて形成され、第１のレーザービームは、前記層のうちの少なくとも１つを貫く切削部を形成し、第２のレーザービームは、前記層のうちの少なくとも他の１つを貫く切削部を形成することを特徴とする方法。
【請求項２】
隣接するセル間の電気的な接続も前記単一パス中に実施され、前記処理ヘッドはさらに以下のステップ、すなわち、
ｄ）第１のインクジェット印刷ヘッドを使用して非導電物質を前記第１の切削部内に堆積するステップと、
ｅ）第２のインクジェット印刷ヘッドを使用して導電物質を塗布し、前記第１の切削部内の前記非導電物質をブリッジするとともに、前記第２の切削部を完全に又は部分的に充填し、それにより、前記第１の層と前記第３の層との電気的接続部が形成されるステップと、
を前記単一パスにおいて実施し、ステップ（ａ）はステップ（ｄ）に先行し、ステップ（ｄ）はステップ（ｅ）に先行し、ステップ（ｂ）はステップ（ｅ）に先行する、あるいは、前記ステップは、任意の順序で、前記デバイスを横切る前記処理ヘッドの前記単一パスにおいて実施されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ステップが前記単一パスにおいて実施される順序は、前記第１のインクジェット印刷ヘッド及び前記第２のインクジェット印刷ヘッド、及び／又は、前記第１の切削部、前記第２の切削部及び前記第３の切削部を形成するための前記処理ヘッド上の構成要素の、前記処理ヘッド上での相対位置によって決まることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
単一の処理ヘッドが前記デバイスの上方に設けられ、前記２つのレーザービームは、前記単一の処理ヘッドから供給され、前記単一パスにおける前記処理ヘッドの移動方向に一定距離だけ互いから離間していることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の方法。
【請求項５】
前記処理ヘッドは、前記デバイスの上方の第１の部分及び前記デバイスの下方の第２の部分を含み、前記第１のレーザービームは前記第１の部分から供給され、前記第２のレーザービームは前記第２の部分から供給され、前記第１の部分及び前記第２の部分は、一体的に前記デバイスに対して移動するように構成され、前記第１のレーザービーム及び前記第２のレーザービームは、前記単一パスにおける前記処理ヘッドの移動方向に一定距離だけ互いから離間していることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の方法。
【請求項６】
前記第１のレーザービームは、前記第２の層及び前記第３の層を貫く切削部を形成し、次に、前記第２のレーザービームは、前記第１の層を貫く切削部を形成することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記第１のレーザービーム及び前記第２のレーザービームは、以下の特徴、すなわち、波長、パルス長、パルス繰返し率、スポットサイズ及びエネルギー密度のうちの１又は複数において互いに異なっていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記第１のレーザービーム及び前記第２のレーザービームは、異なるレーザー源から得られることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記第１のレーザービーム及び前記第２のレーザービームは、同一のレーザー源から得られることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記第１のレーザービーム及び前記第２のレーザービームは、同一の波長及びパルス率を有することを特徴とする請求項７，８又は９に記載の方法。
【請求項１１】
前記第１の切削部は、前記デバイスを横切る前記処理ヘッドの前記単一パス中に、３つのレーザービームを順次用いて形成され、第１のレーザービームは、前記第３の層を貫く切削部を形成し、第２のレーザービームは、前記第２の層を貫く切削部を形成し、第３のレーザービームは、前記第１の層を貫く切削部を形成することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
前記第１のレーザービーム、前記第２のレーザービーム及び前記第３のレーザービームの前記特徴のうちの１つ又は複数において全て互いに異なっていることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記処理ヘッドは、片方又は双方の方向に前記薄膜デバイスを横切る単一パスにおいて、前記ステップの全てを実施することが可能であることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
前記薄膜デバイスは以下のもの、すなわち、ソーラーパネル、照明パネル及び電池のうちの１つであることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
前記薄膜デバイスは２段階で作製され、第１の段階において、前記デバイスは前記第１の層及び前記第２の層を含み、前記第１の切削部の一部は、前記第１のレーザービームによって前記第２の層を貫き、また前記第２のレーザービームによって前記第１の層を貫くように形成され、第２の段階において、前記第３の層が堆積され、前記第３の層を貫く切削部が形成されて、前記第１の切削部が完成することを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
薄膜デバイスを個別のセルに分割する装置であって、前記薄膜デバイスは、下部電極層である第１の層と、活性層である第２の層と、上部電極層である第３の層とを含み、これらの層の全ては前記デバイス全体にわたって連続的であり、前記個別のセルは直列に電気的に相互接続されるものであり、前記装置は処理ヘッドを備え、前記処理ヘッドには、
ａ）前記第１の層、前記第２の層及び前記第３の層を貫く第１の切削部を形成し、前記第２の層及び前記第３の層を貫く前記第１の切削部に隣接する第２の切削部を形成し、前記第３の層を貫く第３の切削部であって、かつ、前記第２の切削部に隣接し、前記第２の切削部の、前記第１の切削部に対して反対側にある第３の切削部を形成するための、１又は複数の切削ユニットと、
ｂ）前記デバイスに対して前記処理ヘッドを移動させる駆動手段と、
ｃ）前記デバイスに対する前記処理ヘッドの移動を制御し、前記１又は複数の切削ユニットを作動させ、前記デバイスの個別のセルへの分割を、前記デバイスを横切る前記処理ヘッドの単一パスにおいて全て実施できるようにするための制御手段と、
が設けられ、前記切削ユニットのうちの１又は複数は、第１のレーザー源及び第２のレーザー源を含み、前記第１のレーザー源及び前記第２のレーザー源は、前記単一パスにおける前記処理ヘッドの移動方向に対応する方向に一定距離だけ互いから離間し、前記制御手段は、前記デバイスを横切る前記処理ヘッドの前記単一パスにおいて第１のレーザービーム及び第２のレーザービームを順次使用することによって前記第１の切削部及び前記第２の切削部のうちの少なくとも一方が形成されるように、前記第１のレーザー源及び前記第２のレーザー源を制御するように構成され、前記第１のレーザービームは、前記層のうちの少なくとも１つを貫く切削部を形成し、前記第２のレーザービームは、前記層のうちの少なくとも他の１つを貫く切削部を形成することを特徴とする装置。
【請求項１７】
前記処理ヘッドには、
ｄ）前記第１の切削部内に非導電物質を堆積させる第１のインクジェット印刷ヘッドと、
ｅ）導電物質を塗布して、前記第１の切削部内の前記非導電物質をブリッジし、前記第２の切削部を完全に又は部分的に充填し、前記第１の層と前記第３の層との間に電気的接続部を形成する第２のインクジェット印刷ヘッドと、
も設けられることを特徴とする請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記１又は複数の切削ユニット、及び／又は、前記第１のインクジェット印刷ヘッド及び前記第２のインクジェット印刷ヘッドの、前記処理ヘッド上での相対位置によって、各ステップが前記単一パスにおいて実施される順序が決まることを特徴とする請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
単一の処理ヘッドが設けられ、前記単一の処理ヘッドの上に前記第１のレーザー源及び前記第２のレーザー源が設けられ、前記第１のレーザー源及び前記第２のレーザー源は、前記単一パスにおける前記処理ヘッドの移動方向に一定距離だけ互いから離間していることを特徴とする請求項１６，１７又は１８に記載の装置。
【請求項２０】
前記処理ヘッドは、前記デバイスの上方に位置する第１の部分と、前記デバイスの下方に位置する第２の部分とを含み、前記第１のレーザー源は前記第１の部分に設けられ、前記第２のレーザー源は前記第２の部分に設けられ、前記第１の部分及び前記第２の部分は、一体的に前記デバイスに対して移動するように構成され、前記第１のレーザー源及び前記第２のレーザー源は、前記単一パスにおける前記処理ヘッドの移動方向に一定距離だけ互いから離間していることを特徴とする請求項１６，１７又は１８に記載の装置。
【請求項２１】
前記第１のレーザー源及び前記第２のレーザー源は、以下の特徴、すなわち、波長、パルス長、パルス繰返し率、スポットサイズ及びエネルギー密度のうちの１又は複数において互いと異なっていることを特徴とする請求項１６〜２０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２２】
前記第１のレーザー源及び前記第２のレーザー源は別々のレーザーを含むことを特徴とする請求項２１に記載の装置。
【請求項２３】
前記第１のレーザー源及び前記第２のレーザー源は同じレーザーから得られることを特徴とする請求項２１に記載の装置。
【請求項２４】
前記第１のレーザー源及び前記第２のレーザー源は同じ波長及びパルス率を有することを特徴とする請求項２１，２２又は２３に記載の装置。
【請求項２５】
前記１又は複数の切削ユニットは、３つのレーザー源を含み、前記３つのレーザー源は、前記デバイスを横切る前記処理ヘッドの前記単一パスにおいて、前記第１の切削部を形成するために順次用いられることができ、第１のレーザー源は、前記第３の層を貫く切削部を形成するものであり、第２のレーザー源は、前記第２の層を貫く切削部を形成するものであり、第３のレーザー源は、前記第１の層を貫く切削部を形成するものであることを特徴とする請求項１６〜２４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２６】
前記第１のレーザー源、前記第２のレーザー源及び前記第３のレーザー源の特徴のうちの１又は複数は他のレーザー源と異なっていることを特徴とする請求項２５に記載の装置。
【請求項２７】
前記処理ヘッドは、前記薄膜デバイスを横切る片方又は双方の方向への単一パスにおいて、前記ステップの全てを実施することが可能とあるように構成されていることを特徴とする請求項１６〜２６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２８】
前記制御システムは、前記デバイス及び前記処理ヘッドが、前記デバイスを横切る連続的な経路において、前記第１の切削部、前記第２の切削部及び前記第３の切削部の長さ方向に平行な第１の方向に、互いに対して相対的に移動し、前記経路の終点において、前記デバイスに形成される前記セルの幅に等しい又はその倍数である所定の距離だけ、前記第１の方向に垂直な方向に進むように構成されていることを特徴とする請求項１６〜２７のいずれか１項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜デバイスを個別のセルに分割する方法、及び、この方法を実施する装置に関する。この薄膜デバイスは、下部電極層である第１の層と、活性層である第２の層と、上部電極層である第３の層とを含む。これらの層全ては、デバイス全体にわたって連続的である。個別のセルは、直列に電気的に相互接続される。
【背景技術】
【０００２】
薄膜ＰＶパネルを製造する通常の方法では、レーザービームを用いて、大型の平坦な基板上に堆積された薄膜を貫く溝をスクライブする。ＰＶパネルは、少なくとも３つの薄膜層、すなわち、下部電極層と、光が電気を生成する活性層と、上部電極層とからなる。電極層のうちの少なくとも一つは透明であり、光が活性層に達することができるようになっている。パネルの出力電圧を増大させるには、パネルを、電気的に直列結合した、多くの個別のセルに分割することが必要である。薄膜ソーラーパネルのセルを形成及び相互接続する通常の方法は、一連の層コーティング処理及びレーザースクライビング処理を伴う。この構造を完成させるには、通常、３つの個別のコーティング処理及び３つの個別のレーザー処理が必要である。これらの処理は、通常、６ステップシーケンスで実施される。この６ステップシーケンスは、各コーティングステップに続くレーザースクライビングステップからなる。各レーザースクライブステップにおいて要求されるのは、単一の層を除去することである。３つの個別のスクライブステップに用いるレーザービームは、コーティングされた面から基板に当てるか、又は、基板が透明である場合は、コーティングされていない面から基板に当てることができる。
【０００３】
いくつかの場合において、この多ステップ方法は、個別の層コーティングステップのうちのいくつかを結合することによって簡略化される。例えば、下部電極層及び活性層（複数の場合もある）を連続して堆積し、次に、両層をスクライブし、両層を貫く溝を形成することができる。この溝は、通常、絶縁物質で充填される。この後に、相互接続処理が続く。相互接続処理は、活性層を貫くレーザースクライブ、上部電極層の堆積、及び上部電極層の最終的なスクライブを伴う。最終的なスクライブにより、セルが隔離される。したがって、この場合は、層のうちの２つを貫いてスクライブすることが必要である。レーザービームは、基板のコーティングされた面から基板上の層に当てるか、又は、基板が透明である場合は、コーティングされていない面から基板上の層に当てることができる。
【０００４】
国際公開第２０１１／０４８３５２号は、「１ステップ相互接続」処理を記載している。この処理では、３つの層全てが、どのレーザースクライビングを行うよりも前に堆積される。第１のレーザービームが３つの層全てを貫いてスクライブし、溝を形成する。溝は絶縁物質で充填される。第２のレーザービームが、上部の２つの層を貫いてスクライブし、下部電極層は無加工のままにされる。導電インクが、絶縁材を超えてブリッジするように塗布され、１つのセルの上部電極層と、隣接するセルの下部電極層とがブリッジされる。第３のレーザービームが上部電極層をスクライブし、セルが隔離される。したがって、この場合は、セルを相互接続するのに、複数の層を貫くレーザースクライブ線を形成することが必要である。また、国際公開第２０１１／０４８３５２号は、「単一結合方法」を記載している。この方法では、全ての切削ステップ及びインクジェット処理が、基板を横切る処理ヘッドの単一パスにおいて実施される。また、同時係属中の英国特許出願（出願番号は現時点で記載不可能（not available）である）に記載されているように、用いられるレーザービームは、基板のコーティングされた面から基板上の層に当てるか、又は、基板が透明である場合は、コーティングされていない面から基板上の層に当てることができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、これらの方法及びこれらの方法の実施に用いる装置の更なる改善を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様によれば、薄膜デバイスを個別のセルに分割する方法であって、前記薄膜デバイスは、下部電極層である第１の層と、活性層である第２の層と、上部電極層である第３の層とを含み、これらの層の全ては前記デバイス全体にわたって連続的であり、前記個別のセルは直列に電気的に相互接続されるものであり、少なくとも、前記セルを分割することは、前記デバイスを横切る処理ヘッドの単一パス（a single pass）において実施され、前記処理ヘッドは少なくとも以下のステップ、すなわち、
ａ）前記第１の層、前記第２の層及び前記第３の層を貫く第１の切削部を形成するステップと、
ｂ）前記第２の層及び前記第３の層を貫く第２の切削部であって、かつ、前記第１の切削部に隣接する第２の切削部を形成するステップと、
ｃ）前記第３の層を貫く第３の切削部であって、かつ、前記第２の切削部に隣接し、前記第２の切削部の、前記第１の切削部に対して反対側にある第３の切削部を形成するステップと、
を前記単一パスにおいて実施し、前記第１の切削部及び前記第２の切削部のうちの少なくとも一方は、前記デバイスを横切る前記処理ヘッドの前記単一パス中に、２つのレーザービームを順次用いて形成され、第１のレーザービームは、前記層のうちの少なくとも１つを貫く切削部を形成し、第２のレーザービームは、前記層のうちの少なくとも他の１つを貫く切削部を形成することを特徴とする、方法が提供される。
【０００７】
本発明の第２の態様によれば、薄膜デバイスを個別のセルに分割する装置であって、前記薄膜デバイスは、下部電極層である第１の層と、活性層である第２の層と、上部電極層である第３の層とを含み、これらの層の全ては前記デバイス全体にわたって連続的であり、前記個別のセルは直列に電気的に相互接続されるものであり、前記装置は処理ヘッドを備え、前記処理ヘッドには、
ａ）前記第１の層、前記第２の層及び前記第３の層を貫く第１の切削部を形成し、前記第２の層及び前記第３の層を貫く前記第１の切削部に隣接する第２の切削部を形成し、前記第３の層を貫く第３の切削部であって、かつ、前記第２の切削部に隣接し、前記第２の切削部の、前記第１の切削部に対して反対側にある第３の切削部を形成するための、１又は複数の切削ユニットと、
ｂ）前記デバイスに対して前記処理ヘッドを移動させる駆動手段と、
ｃ）前記デバイスに対する前記処理ヘッドの移動を制御し、前記１又は複数の切削ユニットを作動させ、前記デバイスの個別のセルへの分割を、前記デバイスを横切る前記処理ヘッドの単一パスにおいて全て実施することができるようにするための制御手段と、
が設けられ、前記切削ユニットのうちの１又は複数は、第１のレーザー源及び第２のレーザー源を含み、前記第１のレーザー源及び前記第２のレーザー源は、前記単一パスにおける前記処理ヘッドの移動方向に対応する方向に一定距離だけ互いから離間し、前記制御手段は、前記デバイスを横切る前記処理ヘッドの前記単一パスにおいて第１のレーザービーム及び第２のレーザービームを順次使用することによって前記第１の切削部及び前記第２の切削部のうちの少なくとも一方が形成されるように、前記第１のレーザー源及び前記第２のレーザー源を制御するように構成され、前記第１のレーザービームは、前記層のうちの少なくとも１つを貫く切削部を形成し、前記第２のレーザービームは、前記層のうちの少なくとも他の１つを貫く切削部を形成することを特徴とする装置が提供される。
【０００８】
上で論じたように薄膜ソーラーパネルを製造する場合、１つの層を貫通させるか、複数の層を貫通させるかにかかわらず、単一のレーザービームを用いて各スクライブ線を形成する。単一のレーザービームは、通常、単一の層を貫いてスクライブするのに非常に有効である。しかし、単一のレーザービームの使用は、２以上の層を貫いてスクライブ線を形成するのに最も有効な方法でない可能性がある。
【０００９】
したがって、本明細書に記載される本発明のキーポイントは、２以上のレーザービームを用いて、２以上の層を貫通する単一のスクライブ線を形成することである。各スクライブ線に用いられるレーザービームは、概して、以下の特徴のうちの１又は複数において異なっている。その特徴とは、波長、パルス長、パルス繰返し率、スポットサイズ及びエネルギー密度である。上記レーザービームは、基板のコーティングされた面又はコーティングされていない面から、基板上の層に当てることができる。代替的には、単一のスクライブ線を形成するのに用いられるレーザービームは、同じタイプのものとすることができ、更には同じレーザー源から発生するものとすることができる。レーザービームは、第１のレーザービームが、第２のレーザービームよりも早く基板表面上の材料に作用するように、スクライブする方向に沿って空間的に離れている。単一のスクライブ線を形成するのに用いられる別々のレーザービームが、互いに対して確実に、正確に位置合わせされるように、別々のレーザービームは、同じ処理ヘッドに取り付けられるか、又は、一体的に動くように組合わされる、対向する処理ヘッドに取り付けられる。
【００１０】
一連のレーザービームは、これらのレーザービームによって形成される溝の中心線が一致するか、又は少なくとも実質的に一致するように位置合わせされることが好ましい。それにより、２以上のレーザーによって形成される切削部の断面は、その中心線を中心に対称的である。第２のレーザービームは、第１のレーザービームと同じ幅であるか、又は第１のレーザービームよりも幅が狭い。第１のレーザービームよりも幅が狭い場合、２つのビームの中心線は一致し、切削部の底部には各側にレッジ構造（ledge）がある。
【００１１】
このように、本明細書に記載されている本発明によって、個々の層のそれぞれを貫いて切削するのに用いるレーザービームの特性を選択することができる。必要である特性は、それぞれの層ごとに、特にそれらの層が異なる材料から作製される場合に、異なっていてもよい。そのため、その特性は、切削処理を特定の材料に対して最適化するように、及び／又は、製造方法の他の特徴を最適化するように選択することができる。
【００１２】
いくつかの場合において、例えば、様々な波長が必要な場合において、様々なレーザービームを様々なタイプのレーザー源から発生してもよい。しかし、他の場合においては、様々なレーザービームが同じタイプのレーザー源又は同じレーザー源から発生してもよい。同じレーザー源から発生する場合では、例えば、レーザービームは分割することができ、分割後の各部分の特徴を必要に応じて調整することができる。
【００１３】
好ましい構成は、以下のものを含む。
異なるレーザー源から得られる第１のレーザービーム及び第２のレーザービーム、
波長及びパルス長が同じである第１のレーザービーム及び第２のレーザービーム、
同じレーザー源から得られる第１のレーザービーム及び第２のレーザービーム。
【００１４】
本発明は、上述した、薄膜ソーラーパネルのセルを形成及び接続する「１ステップ相互接続」方法には特に適している。薄膜ソーラーパネルには、様々な材料よりなる２つの層を貫くスクライブ線及び様々な材料よりなる３つの層を貫くスクライブ線が形成される必要がある。本発明は、例えば、電池、有機発光材料又は無機発光材料をベースとする照明パネル、アクチュエーター等の他の多層薄膜デバイスの相互接続にも適している。
【００１５】
本明細書において用いられるとき、上方及び下方、上側及び下側等の用語は、（平面状デバイスが、自身の上側に設けられる上記層と共に方向づけられると仮定して、平面状デバイスの表裏の面（opposite sides）の相対位置を指すと理解されるべきである。それらの用語は、上記デバイスの空間内での向きには制限を受けない。実際には、このデバイスは任意の向きにあってよく、例としてはデバイスが重力に対して水平である例及び垂直である例の双方がある。
【００１６】
以下の本発明の詳細な説明では、種々の層を貫く切削部の形成に用いる切削ユニットは、全てがレーザーをベースとしている。切削ユニットからのビームを集束させ、材料を切除（ablate：アブレート）及び除去して、隔絶させ（てセルにす）るための切削部を形成する。しかし、全ての切削部がレーザーによって形成される必要があるわけではない（デバイスの下側から形成される切削部、又は、２以上のレーザーの連続使用によって形成される切削部は例外）。他の切削方法を用いることができる。切削部を形成する１つの代替的な方法は、細い針金又はスタイラスを用いる機械的スクライビングである。
【００１７】
下記説明及び特許請求の範囲は、第１のレーザービーム、第２のレーザービーム及び第３のレーザービーム等に言及している。以下のことに留意すべきである。いくつかの場合において、言及される「第２のレーザービーム」は、第１のレーザービームに続いて、単一の溝（すなわち切削部）を形成するのに用いられる第２のレーザービームである。他の場合においては、言及される「第２のレーザービーム」は、第１のレーザービームによって形成される第１の溝（すなわち切削部）から離間した、第２の溝すなわち切削部を形成するのに用いられる第２のレーザービームである。とはいえ、該当する意味は、この用語が用いられる文脈から明らかであるはずである。同じことが、「第３のレーザービーム」等の用語の使い方に当てはまる。
【００１８】
本発明の好ましく、また任意選択的な他の特徴は、以下の説明と、本明細書添付の特許請求の範囲とから明らかとなる。
【００１９】
これより、添付の図面を参照しながら、単なる例示として、本発明が記載される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】既知の形態のソーラーパネルの断面図である。
【図２】既知の処理技法による方法を示す図である。
【図３】既知の方法の例を示す図である。
【図４】「１ステップ相互接続」処理を用いる方法の例を示す図である。
【図５】レーザースクライビング方法を実施する既知の装置を示す図である。
【図６】本発明の１つの実施形態に従って、図５に示されている装置をいかに変更することができるかを示す図である。
【図７】２連続レーザー処理ステップを示す図である。
【図８】２連続レーザー処理ステップを示す図である。
【図９】本発明の更なる実施形態に従った３連続レーザー処理の使用を示す図である。
【図１０】３連続レーザー処理ステップを示す図である。
【図１１】既知の形態の処理ヘッドを示す図である。
【図１２】３レーザー処理ステップを用いる既知の方法を示す図である。
【図１３】本発明の一実施形態を示す図である。
【図１４】４レーザー処理ステップを示す図である。
【図１５】本発明の更なる実施形態を示す図である。
【図１６】本発明の別の実施形態を示す図である。
【図１７】処理ヘッドの、追加の構成要素のうちのいくつかを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１は、既知の形態のソーラーパネルの断面を示している。このソーラーパネルは、個別のセルに細分化されている。個別のセルは、３つの層コーティング処理及び３つのレーザースクライビング処理によって、直列に電気的に接続されている。基板１は、３つの層、すなわち、下部電極層２と、活性層３と、上部電極層４とを含む。レーザースクライブ線５、６及び７が、隣接するセル間の電気的接続及び隔離を可能にする。隣接するセルは、上記で参照された従来技術に記載されているように形成される。
【００２２】
図２（ａ）〜（ｆ）は、ソーラーパネルの、２つの隣接するセル間の境界部付近の或る領域を、既知の処理技法に従っていかに形成することができるかを示している。図２（ａ）〜（ｆ）は、セルの形成及び接続に用いられる、種々の一連のコーティング段階及びレーザースクライビング段階を示している。図２（ａ）において、下部電極層２が基板１に加えられる。図２（ｂ）は、第１のレーザービーム８を用いて、下部電極層２を貫いて基板１に達する線５をスクライブし、セル境界部を画定する様子を示している。レーザービーム８は、コーティングされた面から基板１に当たる様子が示されている。しかし、基板が透明である場合は、このビームは、下方から基板１を透過するように方向付けることができる。図２（ｃ）において、活性層３が基板に施されており、第１のレーザースクライブ線５が充填される。図２（ｄ）は、第２のレーザービーム９が下部電極層２を損傷させずに活性層３を貫き、第１の線５に対して平行な線６を形成する様子を示している。基板１が透明である場合は、第２のビーム９’を、破線で示される矢印によって示されているように、基板１を透過するように方向付けることができる。図２（ｅ）において、上部電極層４が基板に施されており、第２のレーザースクライブ線６が充填される。図２（ｆ）は最終工程を示している。ここでは、第３のレーザービーム１０を用いて上部電極層４を完全に貫通させて、第２の線６に対して平行な線７がスクライブされる。このスクライブ線は、活性層３を部分的に又は完全に貫くことができる。基板１が透明である場合は、第３のレーザービーム１０’を、破線で示される矢印によって示されているように、基板を透過するように方向付けることができる。
【００２３】
図３は、セルの相互接続を進める前に、下部電極層及び活性層の双方が施される、既知の方法の例を示している。図３（ａ）は、２つのコーティング層２及び３が施されている基板１を示している。図３（ｂ）は、第１のレーザービーム１１又は１１’を用いて、基板に達するまで２つの層２及び３を貫く線１２がスクライブされる様子を示している。図３（ｃ）は、絶縁用液体１３が第１のレーザー切削部１２に塗布される様子を示している。これを行う１つの方法は、インクジェットノズルを用いることである。液体１３は、続いて硬化されて固体となる。図３（ｄ）は、次に、第２のレーザービーム１４又は１４’を用いて、上記２つの層のうちの上側の層３のみを貫く線１５がスクライブされる様子を示している。図３（ｅ）は、上部電極層４が施されて、第２のレーザースクライブ線１５が充填される様子を示している。図３（ｆ）は最終工程を示している。ここでは、第３のレーザービーム１６又は１６’を用いて上部電極層４を貫かせて、線１７がスクライブされる。このスクライブ線は、活性層３を部分的に又は完全に貫くことができる。
【００２４】
図４は、上で言及された「１ステップ相互接続」処理を用いる方法の例を示している。図４は、セルの相互接続を進める前に、３つの層全て（下部電極層、活性層及び上部電極層）が施される場合の例を示している。この図は、レーザー処理及びインクジェット処理のシーケンスを示している。これらの処理は、国際公開第２０１１／０４８３５２号に記載されている装置によって、基板表面に対して実施される。図４（ａ）は、下部電極層２と、活性層３と、上部電極層４とからなる層のスタック１８が堆積されている基板１を示している。これらの層は、中途にいかなるレーザー処理をも伴わずに、連続して施される。図４（ｂ）は、次に実施される３つのレーザー処理のうちの、第１のレーザー処理を示している。第１のレーザービーム１９又は１９’を用いて基板１に達するまで３つの層全てを貫き、線２０がスクライブされる。第１のレーザー処理の完了後すぐに、絶縁物質が、インクジェット印刷によって第１のレーザースクライブ線内に塗布される。図４（ｃ）は、絶縁用液体１３が、第１のインクジェットノズル（図示されていない）によって第１のレーザースクライブ線２０内に塗布される様子を示している。液体１３は、すぐにＵＶ硬化されて（又は、後の段階で熱硬化されて）固体となる。図４（ｄ）は次のステップを示している。ここでは、第２のレーザービーム２１又は２１’を用いて下部電極層２に達するまで上部の２つの層を貫き、第１のスクライブ線２０に対して平行な線２２がスクライブされる。図４（ｅ）は次のステップを示している。ここでは、導電性であるか又は導電粒子を含む液体２３が、第２のインクジェットノズル（図示されていない）によって、第１のスクライブ線２０内の絶縁物質１３上に、かつ、第２のレーザースクライブ線２２内に塗布される。液体２３は、続いて熱硬化されて固体となる。導電物質２３は、絶縁物質１３上にブリッジを形成し、相互接続部の左側にある上部電極層４と、相互接続部の右側にある下部電極層２とを電気的に接続する。それにより、隣接するセルが直列に接続される。図４（ｆ）は、相互接続処理の最後のステップを示している。ここでは、第３のレーザービーム２４又は２４’を用いて上部層を貫き、線２５がスクライブされる。線２５は、第２のスクライブ線２２に対して平行であるとともに、第１のスクライブ線２０とは別の側で第２のスクライブ線２２に並んでいる。このスクライブ線も、活性層３に部分的に又は完全に侵入してもよいが、下部電極層２を損傷させてはならない。
【００２５】
国際公開第２０１１／０４８３５２号に記載されているように、３つの近接するレーザースクライブ線２０、２２、２５全ての形成は、処理ヘッドが基板表面を横切って移動するのと同時に実施される。
【００２６】
図５は、レーザースクライビング方法を実施する既知の装置を示している。この装置は、図１〜図３に示されているように、薄膜ソーラーパネルの層を貫く溝をスクライブするのに用いられる。ここでは、各スクライブ線は単一のレーザービームによって形成され、単一のタイプの線のみが一度にスクライブされる。図５は、典型的な処理ヘッドの構成を示している。ソーラーパネル２６は、そのＹ方向の長さに沿って、多数のセルを含む。これは、相互接続部が、パネルに対する処理ヘッドのＸ方向への相対移動によって形成されることを意味する。隣接するセルが接続される領域を含む、パネルの或るエリア２７が、図の右側に拡大して示されている。これは、連動するレーザービーム２９を伴って移動している処理ヘッド２８の一部を示している。ヘッドが基板を横切って移動するのに伴って、レーザービーム２９を用いて基板上の１又は複数の層を貫き、単一の線３０がスクライブされる。（図示されているように）処理ヘッドを静止している基板表面の上をＸ方向に横切って移動させる代わりに、処理ヘッド２８を固定して静止させ、パネルをＸ方向の逆向きに移動させることによって、同じ結果を得ることができる。処理ヘッド及び基板は、Ｘ方向のどちらの向きにも相対移動させることができる。
【００２７】
図６は、本発明の１つの実施形態に従って、図５に示されている装置をいかに変更することができるかを示している。ここでは、基板上に２以上の層が堆積されている。この方法では、２つの離間したレーザービームを順次用いて基板に当て、処理ヘッドの単一パスにおいて、２以上の層を貫く単一のスクライブ線を形成する。ソーラーパネル２６は、そのＹ方向の長さに沿って、複数のセルを含む。これは、相互接続部が、パネルに対する処理ヘッドのＸ方向への相対移動によって形成されることを意味する。隣接するセルが接続される領域を含む、パネルの或るエリア２７が、図の右側に拡大して示されている。これは、移動している処理ヘッド２８の一部を示している。処理ヘッド２８は以下のように構成されている。すなわち、処理ヘッド２８は、このヘッドが基板を横切って移動するのに伴って、基板上の２以上の層を貫く単一の線を形成するために、２つの離間したレーザービーム２９及び３２を順次基板に当てるようになっている。第１のレーザービーム２９は、上部層を貫いてスクライブし、スクライブ線３１を形成する。これに続いて、第２のレーザービーム３２が下部層を貫いてスクライブし、スクライブ線３３を所要の深さにして完成させる。第１のレーザービーム及び第２のレーザービームは、一般に、波長、パルス長、エネルギー密度又はスポットサイズのうちの１又は複数において異なっている。しかし、いくつかの場合において、レーザービームは類似していても、更には同一のものであってもよい。
【００２８】
図７は、上で記載した２連続レーザー処理ステップを示している。ここでは、基板の表面上に２つの層が堆積されており、図６に示されているタイプのデュアルレーザービーム処理ヘッドが、基板を横切って移動する。図７（ａ）は、一切のレーザー処理を実施する前に加えられた下部電極層２及び活性層３を含む初期の基板１を示している。図７（ｂ）は、第１のレーザーステップを示している。このステップによって、上側から当てられる第１のレーザービーム２９が下部電極層２を損傷させずに上側の活性層３を貫いてスクライブし、溝３１が形成される。また、図７（ｂ）は、代替的な第１のレーザーステップを示している。このステップは、基板及び下部電極層が透明である場合に用いることができる。この場合、第１のレーザービーム２９’を透明な基板１を透過させて送り、上側の活性層３を除去し、溝３１を形成する。図７（ｃ）は、第２のレーザーステップを示している。このステップによって、第２のレーザービーム３２又は３２’が下部電極層を除去し、溝３３を形成する。第２のレーザーステップにおいて形成される、下部電極層を貫く溝３３の幅は、第１のステップによって形成される溝３１と同じとすることもできるし、代替的には、図示されているように、溝３１よりも狭くすることもできる。
【００２９】
図８は、上で記載された２連続レーザー処理ステップを示している。ここでは、基板の表面上に３つの層が堆積されており、図６に示されているタイプのデュアルレーザービーム処理ヘッドが基板を横切って移動する。図８（ａ）は、そのいずれもが一切のレーザー処理の前に加えられる下部電極層２、活性層３及び上部電極層４を含む、初期の基板１を示している。図８（ｂ）は第１のレーザーステップを示している。このステップによって、上側から当てられる第１のレーザービーム２９が、下部電極層２を損傷せずに上部電極層４及び活性層３を貫いてスクライブし、溝３４が形成される。また、図８（ｂ）は、代替的な第１のレーザーステップを示している。このステップは、基板及び下部電極層が透明である場合に用いることができる。この場合、第１のレーザービーム２９’を透明な基板を透過させて送り、上部電極層４及び活性層３を除去し、溝３４を形成する。図８（ｃ）は、第２のレーザーステップを示している。このステップによって、第２のレーザービーム３２又は３２’が下部電極層を除去し、溝３５を形成する。第２のレーザーステップにおいて形成される、下部電極層を貫く溝３５の幅は、第１のステップによって形成される溝３４と同じとすることもできるし、代替的には、図示されているように、溝３４よりも狭くすることもできる。
【００３０】
図９は、本発明の更なる実施形態に従った３連続レーザー処理ステップの使用を示している。ここでは、基板の上に少なくとも３つの層が堆積されている。この処理では、３つのレーザービームを連続して用いて基板に当て、処理ヘッドの単一パスにおいて、全ての層を貫く単一のスクライブ線を形成する。ソーラーパネル２６は、そのＹ方向の長さに沿って、多数のセルを含む。隣接するセルが接続される領域を含む、パネルの或るエリア２７が、図の右側に拡大して示されている。これは、移動している処理ヘッド２８の一部を示している。処理ヘッド２８は以下のように構成されている。すなわち、処理ヘッド２８は、このヘッドが基板を横切って移動するのに伴って、基板上の全ての層を貫く単一の線をスクライブするために、３つのレーザービーム２９、３２及び３６を基板に連続して送るようになっている。第１のレーザービーム２９は、少なくとも上部電極層４を貫いてスクライブし、スクライブ線３７を形成する。これに続いて、第２のレーザービーム３２が、少なくとも活性層３を貫いてスクライブし、スクライブ線３８を形成する。最後に、第３のレーザービーム３６が、下部電極層を除去し、スクライブ線３９を所要の深さにして完成させる。３つのスクライブ線の幅は、同じであっても異なっていてもよい。第１のレーザービーム、第２のレーザービーム及び第３のレーザービームは、一般に、波長、パルス長、エネルギー密度又はスポットサイズのうちの１又は複数において異なっている。しかし、いくつかの場合において、レーザービームのうちの２つ又は更には３つは、類似していても、更には同一のものであってもよい。
【００３１】
図１０は、上で記載した３連続レーザー処理ステップを示している。ここでは、基板の表面上に３つの層が堆積されており、図９に示されているタイプのトリプルレーザービーム処理ヘッドが、基板を横切って移動する。図１０（ａ）は、そのいずれもが一切のレーザー処理の前に加えられた、下部電極層２、活性層３及び上部電極層４を含む初期の基板１を示している。図１０（ｂ）は第１のレーザーステップを示している。このステップによって、上側から当てられる第１のレーザービーム２９が、上部電極層４を貫いてスクライブし、溝３７が形成される。また、図１０（ｂ）は、代替的な第１のレーザーステップを示している。このステップは、基板及び下部電極層が透明である場合に用いることができる。この場合、第１のレーザービーム２９’を透明な基板を透過させて送り、上部電極層４を除去し、溝３７を形成する。図１０（ｃ）は、第２のレーザーステップを示している。このステップによって、第２のレーザービーム３２又は３２’が活性層を除去し、溝３８を形成する。第２のレーザーステップにおいて形成される、活性層を貫く溝３８の幅は、図示されているように、第１のステップによって形成される溝３７と同じとすることもできるし、代替的には、この溝よりも狭くすることもできる。図１０（ｄ）は、第３のレーザーステップを示している。このステップによって、第３のレーザービーム３６又は３６’が下部電極層を除去し、溝３９が形成される。第３のレーザーステップにおいて形成される、下部電極層を貫く溝３９の幅は、第１のレーザーステップと第２のレーザーステップによって形成される溝３７や溝３８と同じとすることもできるし、代替的には、図示されているように、それらの溝よりも狭くすることもできる。
【００３２】
図１１は、国際公開第２０１１／０４８３５２号に記載されているもののような既知の形態の処理ヘッドを示している。この処理ヘッドは、薄膜ソーラーパネルの層を貫く溝をスクライブするのに用いられる（これに関するステップは図４に示されている）。この図は、国際公開第２０１１／０４８３５２号に記載されているもののような処理ヘッドを示している。この処理ヘッドは、図４に示されている処理に必要な３つのスクライブ線を形成する。このとき、３つのスクライブ線全てが、基板を横切る処理ヘッドの単一パス（a single passage）中に形成される。ソーラーパネル２６は、そのＹ方向の長さに沿って、多数のセルを含む。隣接するセルが接続される領域を含む、パネルの或るエリア２７が、図の右側に拡大して示されている。これは、移動している処理ヘッド２８の一部を示している。処理ヘッド２８は以下のように構成されている。すなわち、処理ヘッド２８は、このヘッドが基板を横切って移動するのに伴って、基板上の層のうちの全て又はいくつかを貫く３つの平行な溝をスクライブするために、３つのレーザービーム２９、４０及び４１を平行に基板に送るようになっている。第１のレーザービーム２９が３つの層全てを貫いてスクライブし、スクライブ線４２を形成する。第２のレーザービーム４０が上部の２つの層を貫いてスクライブし、スクライブ線４３を形成する。第３のレーザービーム４１が少なくとも最上層を貫いてスクライブし、スクライブ線４４を形成する。用いられる３つのレーザービームは、同様のタイプのものでも異なるタイプのものでもよく、形成される３つの平行なスクライブ線の幅は同じであっても異なっていてもよい。３つのレーザービームは、３つのスクライブ線全てが同時に形成される場合を示したこの図に示されているように、整列されている必要はないことに留意されたい。ビームは、スクライブ線を任意の順序で形成することができるように位置させることができる。図４に示されているようにセルの相互接続部を完成させるには、種々の追加のインクジェット処理が必要である。しかし、これらの処理は図１１には示されていない。
【００３３】
図１２は、３レーザー処理ステップを用いる既知の方法を示している。ここでは、基板の表面上に３つの層が堆積されており、図１１に示されているタイプのトリプルレーザービーム処理ヘッドが基板を横切って移動する。図１２（ａ）は、そのいずれもが一切のレーザー処理の前に加えられた、下部電極層２、活性層３及び上部電極層４を含む初期の基板１を示している。図１２（ｂ）は３レーザー処理を示している。これらの処理は、並行して、すなわち基板を横切る処理ヘッドの単一パス中に、実施される。第１のレーザービーム２９又は２９’が、３つの層全てを除去することによって溝４２を形成する。第２のレーザービーム４０又は４０’が、下部電極層をそのままに残して、上部電極層及び活性層を除去することによって溝４３を形成する。第３のレーザービーム４１又は４１’が、上部電極層を除去するとともに、部分的に又は完全に活性層３も除去することによって溝４４を形成する。なお、３つのレーザースクライブは同時に実施する必要はなく、処理ヘッドにおけるビームの好適な位置構成によって、任意の所望の順序で実施することができる。図４に示されているようにセルの相互接続部を完成させるには、種々の追加のインクジェット処理が必要である。しかし、これらの処理は図１２には示されていない。
【００３４】
図１３は、国際公開第２０１１／０４８３５２号に記載されているとともに図４、図１１及び図１２に示されている「１ステップ相互接続」処理に適用される、本発明の一実施形態を示している。図１３は、図１２に示されている処理に必要な３つのスクライブ線全てが、基板を横切る処理ヘッドの単一パス中に形成される場合に用いられる構成を示している。ソーラーパネル２６は、そのＹ方向への長さに沿って、多数のセルを含む。隣接するセルが接続される領域を含む、パネルの或るエリア２７が、図の右側に拡大して示されている。これは、移動している処理ヘッド２８の一部を示している。処理ヘッド２８は以下のように構成されている。すなわち、処理ヘッド２８は、このヘッドが基板を横切って移動するのに伴って、基板上の層のうちの１つ又は２つを貫く３つの平行な溝をスクライブするために、第１のレーザービーム２９、第２のレーザービーム４０及び第３のレーザービーム４１を基板に送るようになっている。図では、第１のレーザービーム、第２のレーザービーム及び第３のレーザービームは、３つのスクライブを同時に行うように構成されている。これは本発明の方法の要件ではない。スクライブは、全てのスクライブ線がヘッドの単一パス中に完成される限り、基板を横切るヘッドの単一パスにおいて、異なる時点に任意の順序で行うことができる。第１の好ましい実施形態において、第１のレーザービーム２９は第１のスクライブ線４５を形成し、第２のレーザービーム４０は第２のスクライブ線４３を形成し、第３のレーザービーム４１は第３のスクライブ線４４を形成する。これらのスクライブ線全ては、上部の２つの材料層が除去され、下部電極層は無加工のままにされるという点で類似している。この場合、第１のレーザービーム、第２のレーザービーム及び第３のレーザービームは、波長、パルス長、スポットサイズ及びエネルギー密度に関して類似の特性又は更には同一の特性を持つことができる（これは実際に好都合である）。セルをうまく相互接続するには、レーザービーム４１が最上層を除去することのみが必要である。活性層を部分的に又は更には完全に突き通しても、セルの相互接続に不利益な影響はもたらされない。そのため、本発明の別の実施形態において、第１のレーザービーム２９及び第２のレーザービーム４０の双方が上部の２つの層を除去し、一方で、第３のレーザービーム４１が上部電極層のみ、又は上部電極層と活性層の一部とを除去する。第１のレーザービーム、第２のレーザービーム及び第３のレーザービームが基板を通過した後、第２のスクライブ線４３及び第３のスクライブ線４４が完成する。しかし、第１のスクライブ線４５は未完成である。なぜなら、最終的にセルを形成及び相互接続するには、下部電極層の完全な除去が必要であるからである。したがって、第１のレーザービーム２９が通過した後に、第４のレーザービーム３２はスクライブ線４５に向けて方向付けられ、下部電極層を除去し、スクライブ線４２を所要の深さにして完成させる。形成される第１のスクライブ線、第２のスクライブ線及び第３のスクライブ線の幅は、同じであっても異なっていてもよい。第４のレーザービーム３２によって形成されるスクライブ線の幅は、第１のレーザービームによって形成されるスクライブ線の幅と同じか、又はその幅よりも狭くすることができる。
【００３５】
図１４は、４レーザー処理ステップを示している。ここでは、基板の表面上に３つの層が堆積されており、図１３に示されているタイプのクアドラプルレーザービーム処理ヘッドが基板を横切って移動する。図１４（ａ）は、そのいずれもが一切のレーザー処理の前に加えられる下部電極層２、活性層３及び上部電極層４を含む初期の基板１を示している。図１４（ｂ）は、第１のレーザービーム、第２のレーザービーム及び第３のレーザービームによって実施されるレーザー処理を示している。第１のレーザービーム２９又は２９’は溝４５を形成し、第２のレーザービーム４０又は４０’は溝４３を形成する。これらは、下部電極層をそのままに残して、上部電極層及び活性層を除去することによって行われる。第３のレーザービーム４１又は４１’は、上部電極層を除去することによって溝４４を形成するが、ここでさらに、活性層３を部分的に又は完全に除去することもできる。図１４（ｃ）は、第４のレーザービームによって実施されるレーザー処理を示している。第４のレーザービームは、第１のレーザービームと基板とが作用した後に、第１のレーザービーム２９によって形成される溝４５に向けて方向付けられる。第４のレーザービーム３２又は３２’は、下部電極層２の材料を除去することによってスクライブ線４２を形成する。第４のレーザービームによって形成されるスクライブ線４２の幅は、第１のレーザービームによって形成されるスクライブ線４５と同じとすることもできるし、又は代替的には、図に示されているように、スクライブ線４５よりも狭くすることもできる。
【００３６】
１組のレーザーパラメーターが、図１３及び図１４に示されている４レーザー処理ステップをソーラーパネルに対して実施するのに、非常に有効に機能することがわかっている。このソーラーパネルはガラス基板をベースとする。このガラス基板は、Ｍｏ（モリブデン）からなる下部電極層と、ＣＩＧＳ（二セレン化銅インジウムガリウム）からなる活性層と、ドープしたＺｎＯ（酸化亜鉛）からなる上部電極層とを含む。その１組のレーザーパラメーターを、ここに例として挙げる。４つのレーザービームが１０６４ｎｍで動作し、基板とレーザービームとの相対速度が５００ｍｍ／秒である状態である。この場合、スクライブ線４５、４３及び４４は、直径５０μｍの基板上のスポットサイズと、３ナノ秒のパルス長と、１２．５ｋＨｚの繰返し率と、１２５ｍＷの電力とを伴ってそれぞれ動作する、３つの同一のビーム２９、４０及び４１によって実現される。一方でスクライブ線４２は、スクライブ線２９のすぐ後に、３０μｍのスポットサイズと、１０ナノ秒のパルス長と、２０ｋＨｚの繰返し率と、８００ｍＷの電力とを用いて実現される。これは特定の例であり、これらのパラメーターのそれぞれは、例えば＋／−１０％〜２０％の範囲内で変更することができる。また、状況に応じて、レーザーパラメーターの他の組合せを用いてこの処理を実施することができる。
【００３７】
セルの相対接続部を図４に示されているように完成するには、種々の追加のインクジェット処理が必要である。しかし、これらの処理はこの図には示されていない。
【００３８】
図１５は、３層構造の「１ステップ相互接続」に適用される本発明の更なる実施形態を示している。ここでは、５以上のレーザービームを用いて、基板を横切る処理ヘッドの単一パス中に、３つの必要なスクライブ線を形成する。図は、移動している処理ヘッド２８の一部を示している。処理ヘッド２８は以下のように構成されている。すなわち、処理ヘッド２８は、このヘッドが基板を横切って移動するのに伴って、基板上の上部電極層を貫く、平行な第１の溝、第２の溝及び第３の溝をスクライブするために、第１のレーザービーム２９、第２のレーザービーム４０及び第３のレーザービーム４１を基板に送るようになっている。これらのレーザービームは、同一の特性を持つことがふさわしい。第１のレーザービーム、第２のレーザービーム及び第３のレーザービームが基板を通過した後、第３のスクライブ線のみが完成する。したがって、次に、第４のレーザービーム３２及び第５のレーザービーム４７が、それぞれ第１のスクライブ線及び第２のスクライブ線に向けられ、下部電極層をそのままに残して、活性層を除去する。第４のレーザービーム及び第５のレーザービームは、波長、パルス長、エネルギー密度及びスポットサイズに関して互いに類似していることがふさわしいが、第１のレーザービーム及び第２のレーザービームとは異なっていることがふさわしい。代替的には、第４のレーザービーム及び第５のレーザービームは、それぞれ第１のレーザービーム及び第２のレーザービームと類似していてもよい。第４のレーザービーム及び第５のレーザービームが基板を通過した後、第２のスクライブ線が完成するが、第１のスクライブ線は依然として未完成である。したがって、第６のレーザービーム４６が第１のスクライブ線に向けられ、下部電極層を除去して、このスクライブ線を完成させる。第６のレーザービーム４６は、第１のレーザービーム２９及び第４のレーザービーム３２の双方と異なっていることがふさわしいが、これらのレーザービームのうちの一方又は双方に類似していてもよい。
【００３９】
このように、３つのレーザービームを単一パスにおいて連続して用いて、基板上の異なる材料の３つの層を貫く単一の溝を形成する場合、第１のビームは第１の層を除去し、第２のビームが第２の層を除去し、第３のビームが第３の層を除去する。このとき、３つのレーザービーム全てが異なっていることが好ましい。
【００４０】
図１６は、基板を横切る処理ヘッドの両移動方向において「１ステップ相互接続」処理を実施することが可能なように構成される処理ヘッドに適用される、本発明の別の実施形態を示している。これは、移動している処理ヘッド２８の一部を示している。処理ヘッド２８は以下のように構成されている。すなわち、処理ヘッド２８は、このヘッドが基板を横切って移動するのに伴って、基板上の層のうちの１つ又は２つを貫く３つの平行な溝４８、４８’及び４８’’をスクライブするために、第１のレーザービーム２９、第２のレーザービーム４０及び第３のレーザービーム４１を基板に送るようになっている。第１の好ましい実施形態において、第１のレーザービーム２９は第１のスクライブ線を形成し、第２のレーザービーム４０は第２のスクライブ線を形成し、第３のレーザービーム４１は第３のスクライブ線を形成する。これらのスクライブ線全ては、上部の２つの材料層が除去され、下部電極層は無加工のままにされるという点で類似している。この場合、第１のレーザービーム、第２のレーザービーム及び第３のレーザービームは、波長、パルス長、スポットサイズ及びエネルギー密度に関して類似の特性、更には同一の特性を持つ（これは実際に好都合である）。第１のレーザービーム、第２のレーザービーム及び第３のレーザービームが基板を通過した後、第２のスクライブ線及び第３のスクライブ線が完成する。しかし、第１のスクライブ線は未完成である。なぜなら、最終的にセルを形成及び相互接続するには、下部電極層の完全な除去が必要であるからである。したがって、第４のレーザービーム３２が、第１のレーザービーム２９の後に第１のスクライブ線に向けられ、下部電極層を除去し、第１のスクライブ線を所要の深さにして完成させる。第４のレーザービーム３２は、第１のレーザービーム２９と異なっていても類似していてもよい。ヘッドと基板とがＸ方向の逆向きに相対移動するとき、第５のレーザービーム４９が稼働する。第５のレーザービーム４９は、第４のレーザービームと同一であり、第１のレーザービーム及び第４のレーザービームに合流して線４８上に配置される。この配置場所は、第１のレーザービームの、第４のレーザービームがある側に対しての反対側である。
【００４１】
図１７は、上述したようにヘッドの両移動方向において「１ステップ相互接続」を完了することを可能にするのに必要な処理ヘッドの、追加の構成要素のうちのいくつかを示している。上部の２つの層を、平行な第１のスクライブ線、第２のスクライブ線及び第３のスクライブ線において除去するための第１のレーザービーム２９、第２のレーザービーム４０及び第３のレーザービーム４１だけでなく、（図１６に関して記載されているように）基板を横切ってヘッドが移動するＸ方向のどちらの向きに対しても、第１のスクライブ線を完成させるための第４のレーザービーム３２及び第５のレーザービーム４９が示されている。さらに、第１のスクライブ線に絶縁インクを堆積させる第１のインクジェットヘッド５０及び第２のインクジェットヘッド５０’と、充填された第１のスクライブ線上及び第２のスクライブ線内に導電インクを堆積させる第３のインクジェットヘッド５１及び第４のインクジェットヘッド５１’とが示されている。
【００４２】
レーザービームが、上述したように（また、図において破線で示されているように）下方から基板に向けられるとき、形成される切削部からの材料が、デバイスの上側から削り出される。したがって、そのような破片がデバイスの表面上に戻り落ちてこないように、破片を収集する摘出装置（extraction device）（図示されていない）を配備することが望ましい。摘出ノズルを、例えば、デバイスの上方に位置する処理ヘッドに設けることができる。
【００４３】
上で記載したように、デバイス上方をＸ方向に通過し、１つの相互接続部から次に形成される相互接続部へとＹ方向に進むように、処理ヘッド（複数の場合もある）がデバイスに対して移動する。基板と処理ヘッド（複数の場合もある）との間の相対移動は、複数の方法で実施することができる。例えば、基板を静止基板として、処理ヘッド（複数の場合もある）を２つの軸方向に移動させることもできるし、処理ヘッド（複数の場合もある）を静止させ、基板を２つの軸方向に移動させることもできるし、処理ヘッド（複数の場合もある）を１つの軸方向に移動させて、基板をその１つの軸に直交する軸方向に移動させることもできる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【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】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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