(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に設けられ、互いに直列に接続された複数の発電セルと
を具備し、
前記複数の発電セルの各々は、
前記基板上に設けられる表面電極層と、
前記表面電極層上に設けられ、微結晶系シリコン膜を含む発電層と、
前記発電層上に設けられた裏面電極層と
を備え、
前記複数の発電セルのうちの隣り合うものの間に、前記裏面電極層の表面から前記表面電極層へ延びる分離溝を有し、
前記分離溝は、前記表面電極層の表面上に、複数の楕円状パターンが長軸に連続的に並んだ形状を有し、
前記複数の楕円状パターンの各々は、
長径と短径との比が１より大きく３以下であり、
前記表面電極層の表面が変性した変性領域と、
前記変性領域を囲む環状領域と
を含み、
前記変性領域の前記楕円状パターンに対する面積割合は、２０％〜５０％であり、
前記複数の楕円状パターンのうちの互いに隣接するものは、一部が重なり、
前記複数の楕円状パターンの５０％以上は、前記重なりが、前記互いに隣接するものの一方の環状領域の端部と他方の変性領域の一部とが重なるように設けられ、前記重なりの範囲が、前記一方の環状領域の端部と前記他方の変性領域の端部とが一致する位置から、前記一方の変性領域の端部と前記他方の変性領域の端部とが一致する位置までである太陽電池モジュール。
【請求項２】
請求項１に記載の太陽電池モジュールにおいて、
前記重なりの範囲は、前記一方の環状領域の端部と前記他方の変性領域の端部との距離が、変性領域の長軸方向の長さに対して２０％以下で重なる範囲である太陽電池モジュール。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の太陽電池モジュールにおいて、
前記複数の楕円状パターンの各々は、前記分離溝の側面と前記変性領域との距離が、１５μｍ以上５０μｍ以下である太陽電池モジュール。
【請求項４】
請求項３に記載の太陽電池モジュールにおいて、
前記複数の楕円状パターンの各々は、前記環状領域の長軸方向の幅が、１５μｍ以上５０μｍ以下である太陽電池モジュール。
【請求項５】
（ａ）基板上に透明で導電性を有する表面電極層を形成する工程と、
（ｂ）前記表面電極層上に、微結晶系シリコン膜を含む発電層を形成する工程と、
（ｃ）前記発電層の上に、裏面電極層を形成する工程と、
（ｄ）楕円状ビームパターンを有するレーザービームの長軸が、前記裏面電極層の表面から前記表面電極層へ延びる分離溝の形成方向の中心線に略一致するように、前記基板側から前記レーザービームをパルス状に照射しながら前記長軸方向へ相対的に移動して、前記分離溝を形成する工程と
を具備し、
前記分離溝は、前記表面電極層の表面上に、複数の楕円状パターンが連続的に並んだ形状を有し、
前記複数の楕円状パターンの各々は、
長径と短径との比が１より大きく３以下であり、
前記表面電極層の表面が変性した変性領域と、
前記変性領域を囲む環状領域と
を含み、
前記変性領域の前記楕円状パターンに対する面積割合は、２０％〜５０％であり、
前記複数の楕円状パターンのうちの互いに隣接するものは、一部が重なり、
前記複数の楕円状パターンの５０％以上は、前記重なりが、前記互いに隣接するものの一方の環状領域の端部と他方の変性領域の一部とが重なるように設けられ、前記重なりの範囲が、前記一方の環状領域の端部と前記他方の変性領域の端部とが一致する位置から、前記一方の変性領域の端部と前記他方の変性領域の端部とが一致する位置までである太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項６】
請求項５に記載の太陽電池モジュールの製造方法において、
前記（ｄ）工程において、
（ｄ１）前記一方の長軸と前記他方の長軸とが、前記一方の環状領域の端部と前記他方の変性領域の端部との距離が変性領域の長軸方向の長さに対して２０％以下で重なるように、前記レーザービームをパルス状に照射しながら前記長軸方向へ相対的に移動する工程を備える太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項７】
請求項５または請求項６に記載の太陽電池モジュールの製造方法において、
前記（ｄ）工程において、
（ｄ２）前記分離溝の側面と前記変性領域との距離が、１５μｍ以上５０μｍ以下となるように、前記レーザービームをパルス状に照射する工程を備える太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項８】
請求項７に記載の太陽電池モジュールの製造方法において、
前記複数の楕円状パターンの各々は、前記環状領域の長軸方向の幅が、１５μｍ以上５０μｍ以下である太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項９】
請求項５乃至８のいずれか一項に記載の太陽電池モジュールの製造方法において、
前記レーザービームのエネルギー分布は、ガウシアン分布であ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及び太陽電池モジュールの製造方法に関し、特に、レーザーを用いてパターンニングを行う太陽電池モジュール及び太陽電池モジュールの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
透光性の基板上に製膜で形成される太陽電池が知られている。図１は、従来の非晶質半導体（アモルファス系）による太陽電池モジュールの構成の一例を示す断面図である。
太陽電池モジュール１１０は、透光性基板１０１と複数のセル（太陽電池）１０５を具備する。透光性基板１０１は、ガラスに例示される。複数のセル１０５（１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ、…）は、透光性基板１０１上に形成され、互いに直列に接続されている。複数のセル１０５（１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ、…）の各々は、表面電極層１０２（１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、…）、発電層１０３（１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ、…）、裏面電極層１０４（１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ、…）を備える。表面電極層１０２は、透光性基板１０１上に分離溝１０６で分離形成された酸化錫などの透明電極膜である。発電層１０３は、各表面電極層１０２上に分離溝１０７で分離形成されたシリコンなどの非晶質半導体膜である。裏面電極層１０４は、各発電層１０３上に分離溝８で分離形成され且つ各右隣の透明電極膜１０２に部分的に重畳された銀やアルミニウムなどの金属膜である。発電層１０３は、その内部に平行なＰＩＮ接合を含み、透光性基板１０１および表面電極層１０２を順次介して光入射があると光起電力を生じる。各発電層１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ…内で発生した光起電力は裏面電極膜１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ…による接続により直列的に相加されて実用的な出力電圧を得ることが出来る。
【０００３】
通常、上記のような構成の太陽電池モジュールの製造において、表面電極層１０２、発電層１０３、及び裏面電極膜１０４を分離して形成するときは、細密加工性に優れているレーザー加工技術が用いられている。
【０００４】
図２は、レーザー加工技術の概略を示す図である。図２（ａ）は、レーザー加工用のレーザ装置１８０の構成を示している。レーザーによる上記分離溝の加工は、通常、レーザー装置１８０を用いて行われる。レーザー発振器１８１より出射されたレーザービーム１８３は、レンズ１８４で集光される。そして、円形のパターンを有するレーザービーム１８３として、Ｘ−Ｙステージ１８７上の基板１８８へ照射される。図２（ｂ）は、基板１８８の平面図であり、レーザービーム１８３で加工された部分の円形状パターンを示している。レーザービーム１８３は、円形状パターンを有するため、その加工された部分も円形状パターン１８９を有する。分離溝が連続するように、円形状パターン１８９の一部（２０％程度）を重ねながら加工する。従って、分離溝を加工する速度は、レーザービーム径×０．８×レーザーのパルス繰り返し周波数になる。
【０００５】
一方、最近は太陽電池製造コストを低下させるため、太陽電池モジュール１枚当たりの電池面積の大面積化（１００ｃｍ角すなわち１ｍ２程度以上）が顕著に行われている。面積が増大すると加工速度が重要となる。例えば、上記の分離溝の間隔を７ｍｍとすると電池面積が１００ｃｍ角の場合、分離溝の総延長距離は約１５０ｍとなる。大量生産には加工時間を３分以内とすることが要求される。総延長距離約１５０ｍの分離溝を加工時間３分以内で形成するためには、加工速度として毎秒１０００ｍｍ以上が必要になる。
【０００６】
レーザーの繰返し周波数として、安定な発振を得るにあたっては、Ｎｄ：ＹＡＧレーザーで１０ｋＨｚ程度が限度である。これで加工速度として毎秒１０００ｍｍを達成するには、レーザービーム径として１２５μｍ以上が必要である。ところが、ビーム径が１２５μｍと大きくなると分離溝の幅も同じ大きさになる。そのため、太陽電池モジュールにおける太陽電池の有効面積が減少するため、結果として太陽電池モジュールあたりの光電変換効率が低下する。
【０００７】
図３は、従来技術の太陽電池モジュールにおけるレーザー加工部分の断面の一部を示す図である。裏面電極層１０４をレーザー加工して分離溝１０８を形成する場合、レーザービームのエネルギー分布が一般にガウシアン分布となるために、レーザービーム周囲のエネルギーが低い領域でバリ１１５が発生し易い。このバリは、隣接する発電層１０３同士の電気的短絡発生要因となる。一方、レーザービームの中心部分はエネルギーが高いので、表面電極層１０２がダメージを受けて変性することがある。この変性領域がビームの多くの面積で発生すると、表面電極層１０２の一部が蒸発して分離溝１０８の周辺に残渣として再付着して絶縁不良となる場合がある。したがって、表面電極層の残渣やバリが発生しないようにレーザービームのエネルギーを調整しなければならず、その調整に困難を生じさせている。
【０００８】
さらに、裏面電極加工に必要なエネルギー閾値は、裏面電極の膜厚や材質にもよるが、通常０．３〜０．４Ｊ／ｃｍ２以上が必要である。そのため、レーザービーム径が大きくなると、その面積に比例してレーザの出力も大きくする必要が有る。例えば、レーザービーム径を６０μｍから１２５μｍと大きくする場合、必要なエネルギー閾値は約４．３倍となり、設備コストが上昇していた。
【０００９】
この課題に対して、特開２００２−３３４９５号公報に、光起電力装置の製造方法が開示されている。この光起電力装置の製造方法は、アモルファスシリコン系太陽電池において、透明基板上に導電性透明電極膜、非晶質半導体の発電層、裏面電極膜の積層膜を有し、モジュール単位に基板上で分離され且つ該分離されたモジュールが基板上で直列に接続されている。そして、前記透明電極膜側よりレーザービームを照射し、該ビームが透明電極膜を通過し、非晶質半導体の発電層に到達し、同層にて吸収されたエネルギにより非晶質半導体層が蒸発する際のガス圧力で裏面電極膜を除去して分離溝を形成する際に、前記分離溝形成方向中心線に長軸が略一致し、短径で加工溝幅になるように且つ長径／短径の比が５以下である楕円状パターンになるようにレンズ光学系を介して形成したレーザービームをパルス状に照射しつつ、該レーザービームを、隣り合う前記楕円状パターンの長軸が１０〜３０％重なるように該長軸方向へ相対的に移動して、バリが発生しないように前記分離溝を形成することを特徴とする。
【００１０】
関連する技術として特開２００１−２６７６１３号公報に集積型薄膜太陽電池とその製造方法が開示されている。この集積型薄膜太陽電池は、透明絶縁基板上に順に積層された透明電極層、少なくとも一の結晶質シリコン系光電変換ユニット層、および裏面電極層が複数の光電変換セルを形成するように分離溝において分離されていて、かつそれらのセルが互いに電気的に直列接続された集積型薄膜太陽電池である。前記裏面電極層を複数の裏面電極に分離するための裏面電極分離溝が前記透明基板側からスクライブ用レーザビームを照射することによって前記結晶質シリコン系光電変換ユニット層の所定領域と同時に前記裏面電極層の所定領域を吹き飛ばすことによって形成されたものである。前記裏面電極分離溝の領域内で露出された前記透明電極層の金属顕微鏡による観察において、その透明電極層の熱損傷を表わす変色または剥離を生じている面積割合が２％以上で１０％未満の範囲内にある。
【００１１】
微結晶系シリコン膜の発電層を含む太陽電池、特にタンデム型太陽電池は、非晶質半導体膜の太陽電池に比較して、発電層の性質や膜厚が変化する。そのため、タンデム型太陽電池を含む太陽電池モジュールでは、レーザー加工による分離溝の加工条件が変化することが考えられる。すなわち、タンデム型太陽電池を含む太陽電池モジュールにおいて、レーザー加工の適切な条件を選定することが望まれる。加工速度を低下せることなく、表面電極層のダメージによる絶縁不良やバリを発生させないようにする技術が求められる。
【００１２】
【特許文献１】特開２００２−３３４９５号公報
【特許文献２】特開２００１−２６７６１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の目的は、微結晶系シリコン膜の発電層を含む薄膜太陽電池において、レーザービームによる薄膜の加工にあたり、レーザーの出力を高めることなくレーザー加工の速度を速めることが可能な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を提供することである。
【００１４】
本発明の目的は、微結晶系シリコン膜の発電層を含む薄膜太陽電池において、レーザービームによる薄膜の加工にあたり、太陽電池モジュール効率を低下させることなく、レーザー加工の速度を速めることが可能な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を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
以下に、［発明の実施の形態］で使用される番号・符号を用いて、課題を解決するため
の手段を説明する。これらの番号・符号は、［特許請求の範囲］の記載と［発明の実施の
形態］との対応関係を明らかにするために括弧付きで付加されたものである。ただし、そ
れらの番号・符号を、［特許請求の範囲］に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用
いてはならない。
【００１６】
上記課題を解決するために、本発明の太陽電池モジュールは、基板（１）と、基板（１）上に設けられ互いに直列に接続された複数の発電セル（５）とを具備する。複数の発電セル（５）の各々は、基板（１）上に設けられる表面電極層（２）と、表面電極層（２）上に設けられ微結晶系シリコン膜を含む発電層（３）と、発電層（３）上に設けられた裏面電極層（４）とを備える。複数の発電セル（５）のうちの隣り合うものの間に、裏面電極層（４）の表面から表面電極層（２）へ延びる分離溝（８）を有する。分離溝（８）は、表面電極層（２）の表面上に、複数の楕円状パターン（８９）が長軸方向に連続的に並んだ形状を有する。複数の楕円状パターン（８９）の各々は、長径と短径との比が１より大きく３以下であり、表面電極層（２）の表面が変性した変性領域（７２）と、変性領域（７２）を囲む環状領域（７１）とを含み、変性領域（７２）の楕円状パターン（８９）に対する面積割合は、２０％〜５０％である。複数の楕円状パターン（８９）のうちの互いに隣接するものは、一部が重なる。
前記複数の楕円状パターン（８９）の５０％以上は、重なりが、互いに隣接するものの一方の環状領域（７１）の端部と他方の変性領域（７２）の一部とが重なるように設けられている。複数の楕円状パターン（８９）の５０％以上は、重なりの範囲が、一方の環状領域（７１）の端部と他方の変性領域（７２）の端部とが一致する位置から、一方の変性領域（７２）の端部と他方の変性領域（７２）の端部とが一致する位置までである。
本発明において、変性領域（７２）の楕円状パターン（８９）に対する面積割合は、２０％〜５０％が好ましい。また、隣接する楕円状のパターン（８９）を適切な範囲で重ねることにより、分離溝（８）における分離を確実に行うことができると共に、表面電極層（２）の不必要な変性（損傷）を防止することができる。それにより、楕円状パターン（８９）を用いて、加工速度を向上し太陽電池の面積を増加させながら、分離溝（８）の本来の機能を適切に発揮する分離溝（８）を形成することが可能となる。
【００１７】
上記の太陽電池モジュールにおいて、複数の楕円状パターンの５０％以上は、重なりの範囲が、一方の環状領域（７１）の端部と他方の変性領域（７２）の端部とが一致する位置から、一方の変性領域（７２）の端部と他方の変性領域（７２）の端部とが一致する位置までである。
【００１８】
上記の太陽電池モジュールにおいて、重なりの範囲は、環状領域（７１）の端部と変性領域（７２）の端部との距離が、変性領域（７２）の長軸方向の長さに対して２０％以下で重なる範囲である。
【００１９】
上記の太陽電池モジュールにおいて、複数の楕円状パターン（８９）の各々は、長径と短径との比が３以下である。このとき、楕円状パターンであるので、長径と短径との比は１よりも大きくなる。
本発明において、短軸と長軸の比を大きくしすぎた場合に、面積は不変でも周長が長くなり、楕円状パターン（８９）周辺部でのレーザーエネルギー密度が低下し、その周辺部でバリが発生する、という現象を抑制することができる。
【００２０】
上記の太陽電池モジュールにおいて、複数の楕円状パターン（８９）の各々は、分離溝（８）の側面と変性領域（７２）との距離が、１５μｍ以上５０μｍ以下である。
本発明において、１５μｍ以下の場合、レーザービームが非常に急峻なエネルギー分布を持つことになり、表面電極層（２）にダメージを多く与えると共に、分離溝（８）の側壁に残渣が付着し、表面電極層（２）と裏面電極層（３）との間を短絡してしまい、好ましくない。また、５０μｍ以上となると分離溝（８）の幅が広くなり分離溝（８）周辺でのエネルギー密度の低い領域でバリが発生しやすくなるとともに、太陽電池の有効発電面積が少なくなり、発電量が少なくなるので好ましくない。
【００２１】
上記の太陽電池モジュールにおいて、複数の楕円状パターン（８９）の各々は、環状領域（７１）の長軸方向の幅が、１５μｍ以上５０μｍ以下である。
【００２２】
上記課題を解決するために、本発明の太陽電池モジュールの製造方法は、（ａ）基板（１）上に透明で導電性を有する表面電極層（２）を形成する工程と、（ｂ）表面電極層（２）上に、微結晶系シリコン膜を含む発電層（３）を形成する工程と、（ｃ）発電層（３）の上に、裏面電極層（４）を形成する工程と、（ｄ）楕円状ビームパターンを有するレーザービーム（８３）の長軸が、裏面電極層（４）の表面から表面電極層（２）へ延びる分離溝（８）の形成方向の中心線に略一致するように、基板（１）側からレーザービーム（８３）をパルス状に照射しながら長軸方向へ相対的に移動して、分離溝（８）を形成する工程とを具備する。分離溝（８）は、表面電極層（２）の表面上に、複数の楕円状パターン（８９）が連続的に並んだ形状を有する。複数の楕円状パターン（８９）の各々は、長径と短径との比が１より大きく３以下であり、表面電極層（２）の表面が変性した変性領域（７２）と、変性領域（７２）を囲む環状領域（７１）とを含み、変性領域（７２）の楕円状パターン（８９）に対する面積割合は、２０％〜５０％である。複数の楕円状パターン（８９）のうちの互いに隣接するものは、一部が重なる。複数の楕円状パターン（８９）の５０％以上は、重なりが、互いに隣接するものの一方の環状領域（７１）の端部と他方の変性領域（７２）の一部とが重なるように設けられている。複数の楕円状パターン（８９）の５０％以上は、重なりの範囲が、一方の環状領域（７１）の端部と他方の変性領域（７２）の端部とが一致する位置から、一方の変性領域（７２）の端部と他方の変性領域（７２）の端部とが一致する位置までである。
本発明において、変性領域（７２）の楕円状パターン（８９）に対する面積割合は、２０％〜５０％が好ましい。また、隣接する楕円状のパターン（８９）を適切な範囲で重ねることにより、分離溝（８）における分離を確実に行うことができると共に、表面電極層（２）の不必要な変性（損傷）を防止することができる。それにより、楕円状パターン（８９）を用いて、加工速度を向上し太陽電池の面積を増加させながら、分離溝（８）の本来の機能を適切に発揮する分離溝（８）を形成することが可能となる。
【００２３】
上記の太陽電池モジュールの製造方法において、複数の楕円状パターン（８９）の５０％以上は、重なりの範囲が、互いに隣接するものの一方の環状領域（７１）の端部と他方の変性領域（７２）の端部とが一致する位置から、一方の変性領域（７２）の端部と他方の変性領域（７１）の端部とが一致する位置までである。
【００２４】
上記の太陽電池モジュールの製造方法において、（ｄ）工程において、（ｄ１）一方の長軸と他方の長軸とが、一方の環状領域（７１）の端部と他方の変性領域（７２の端部との距離が変性領域（７２）の長軸方向の長さに対して２０％以下で重なるように、レーザービーム（８３）をパルス状に照射しながら長軸方向へ相対的に移動する工程を備える。
【００２５】
上記の太陽電池モジュールの製造方法において、複数の楕円状パターン（８９）の各々は、長径と短径との比が３以下である。
本発明において、短軸と長軸の比を大きくしすぎた場合に、面積は不変でも周長が長くなり、楕円状パターン（８９）周辺部でのレーザーエネルギー密度が低下し、その周辺部でバリが発生する、という現象を防止することができる。
【００２６】
上記の太陽電池モジュールの製造方法において、（ｄ）工程において、（ｄ２）分離溝（８）の側面と変性領域（７２）との距離が、１５μｍ以上５０μｍ以下となるように、レーザービーム（８３）をパルス状に照射する工程を備える。
本発明において、１５μｍ以下の場合、レーザービームが非常に急峻なエネルギー分布を持つことになり、表面電極層（２）にダメージを多く与えると共に、分離溝（８）の側壁に残渣が付着し、表面電極層（２）と裏面電極層（３）との間を短絡してしまい、好ましくない。また、５０μｍ以上となると分離溝（８）の幅が広くなり分離溝（８）周辺でのエネルギー密度の低い領域でバリが発生しやすくなるとともに、太陽電池の有効発電面積が少なくなり、発電量が少なくなるので好ましくない。
【００２７】
上記の太陽電池モジュールの製造方法において、複数の楕円状パターン（８９）の各々は、環状領域（７１）の長軸方向の幅が、１５μｍ以上５０μｍ以下である。
【００２８】
上記の太陽電池モジュールの製造方法において、レーザービーム（８３）のエネルギー分布は、ガウシアン分布である。
本発明において、ガウシアン分布は、周辺部分において、エネルギー密度を低く、且つ、エネルギー密度の勾配を緩やかに制御することができる。そのため、前述のように、エネルギー密度が高い場合やその勾配が急峻の場合に起こる分離溝の側壁Ｐへの残渣の付着を防止することが可能となる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明により、微結晶系シリコン膜の発電層を含む薄膜太陽電池において、レーザーの出力を高めることなくバリを発生させないようにレーザー加工の速度を速めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明の太陽電池モジュール及び太陽電池モジュールの製造方法の実施の形態に関して、添付図面を参照して説明する。ただし、本実施の形態は特に特定的な記載のない限り、本発明の範囲をそれのみに限定するものではなく、単なる例示に過ぎない。
【００３１】
まず、本発明の太陽電池モジュールの実施の形態の構成について、添付図面を参照して説明する。図４は、本発明の太陽電池モジュールの実施の形態の構成の一例を示す断面図である。太陽電池モジュール１０は、透光性基板１と複数のセル（太陽電池）５を具備する。
【００３２】
透光性基板１は、ガラスや樹脂に例示される。複数のセル５（５ａ、５ｂ、５ｃ、…）は、透光性基板１上に形成され、互いに直列に接続されている。複数のセル５（５ａ、５ｂ、５ｃ、…）の各々は、表面電極層２（２ａ、２ｂ、２ｃ、…）、発電層３（３ａ、３ｂ、３ｃ、…）、裏面電極層４（４ａ、４ｂ、４ｃ、…）を備える。表面電極層２は、透光性基板１上に分離溝６で分離形成されている。酸化錫などの透明導電膜である。発電層３は、各表面電極層２上に分離溝７で分離形成されている。微結晶シリコン膜（ｐ層、ｉ層、ｎ層）、又は、アモルファスシリコン膜（ｐ層、ｉ層、ｎ層）と微結晶シリコン膜（ｐ層、ｉ層、ｎ層）との積層膜のような半導体膜である。裏面電極層４は、各発電層３上に分離溝８で分離形成され、且つ、各右隣の表面電極層２に部分的に重畳されている。銀やアルミニウムなどの金属膜である。発電層３は、その内部に平行なＰＩＮ接合を含む。透光性基板１および表面電極層２を順次介して光入射があると光起電力を生じる。各発電層３ａ、３ｂ、３ｃ…内で発生した光起電力は裏面電極層４ａ、４ｂ、４ｃ…による接続により直列的に相加されて実用的な出力電圧を得ることが出来る。
【００３３】
図５は、レーザー加工技術の概略を示す図である。図５（ａ）は、本発明に用いたレーザビーム分離溝加工装置８０である。レーザビーム分離溝加工装置８０は、ＹＡＧレーザー発振器２１、シリンドリカル凹レンズ８６、シリンドリカル凸レンズ８５、ミラー８２、対物レンズ８４、Ｘ−Ｙステージ８７を備える。基板８８は、Ｘ−Ｙステージ８７に保持されている。
【００３４】
ＹＡＧレーザー発振器８１は、レーザビーム８３を出力する。シリンドリカル凹レンズ８６は、レーザービーム８３を、その一方向についてのみ拡大するが、それと直角方向については拡大しない。その結果として、レーザビーム８３の形状は楕円となる。シリンドリカル凸レンズ８５は、楕円形状のレーザビーム８３の長径と短径との比が３以下となる位置に置かれている。レーザビーム８３は、シリンドリカル凸レンズ２４により、長径と短径との比が一定の平行ビームとなる。ミラー８２は、レーザービーム８３の方向を変更する。対物レンズ２６は、レーザービーム８３を集光する。そのとき、短径が加工溝（分離溝）の幅５０〜１００μｍ程度になるよう、長軸が加工方向と一致し且つその長さ（長径）が短径の約１．５〜３倍程度になるようになるよう、基板８８上の発電層上に集光する。発電層に到達した楕円形状のレーザビーム８３は、その形状で発電層を蒸発・除去し、そのガス圧力で裏面電極層４を除去する。
【００３５】
図５（ｂ）は、基板の平面図であり、レーザービーム８３で形成される楕円状ビームパターン８９を示している。本発明の楕円状ビームパターン８９は、レーザービーム８３をパルス的に入射させることで形成される。矢印は、レーザービーム８３の進む方向、すなわち分離溝の形成方向を示す。レーザービーム８３は、分離溝が連続するように、楕円状ビームパターン８９の一部を重ねながら加工する。レーザービーム８３の形状が楕円のため、その楕円と同一面積の円形のレーザービームに比べて、パルス一発当たりの加工長さが大きくなる。それにより、加工速度を増加させることが可能となる。すなわち、同一面積の円形のレーザービームと比較して、同等のエネルギーを有する楕円のレーザービームを用いることで、レーザーの出力を高めることなくレーザー加工の速度を速めることができる。
【００３６】
なお、レーザビーム分離溝加工装置８０は、同様な加工特性があれば、図５（ａ）に記載のものに限定されない。例えば、レーザーとして、Ｎｄ：ＹＡＧレーザーではなく、ＹＶＯ４レーザーなどを使用することも可能である。
【００３７】
次に、本発明の太陽電池モジュールの製造方法の実施の形態の構成について、添付図面を参照して説明する。図６及び図７は、本発明の太陽電池モジュールの製造方法の実施の形態のフローを示す断面図である。
【００３８】
図６（ａ）を参照して、透光性基板１は、例えば、１．４ｍ×１．１ｍ、板厚４ｍｍのソーダフロートガラスである。その端面は、破損防止にコーナ面取りやＲ面取り加工されていることが望ましい。透光性基板１は、その表面を覆うようにアルカリバリア膜（図示されず）を含んでいても良い。アルカリバリア膜は、例えば、膜厚５０〜１５０ｎｍの酸化シリコン（ＳｉＯ２）である。熱ＣＶＤ法を用い、約５００℃で形成することができる。次に、透光性基板１又はアルカリバリア膜（図示されず）の表面を覆うように表面電極層としての透明電極膜１１を形成する。透明電極膜１１は、例えば、膜厚５００〜８００ｎｍの酸化錫（ＳｎＯ２）を主成分とする膜である。熱ＣＶＤ法を用いて約５００℃で形成する。
【００３９】
図６（ａ）の状態において、大気中のＸ−Ｙテーブル８７上に透光性基板１を設置する。そして、Ｎｄ：ＹＡＧレーザーの第１高調波（１０６４ｎｍ）を、透光性基板１の側から照射する。パルス発振：５〜２０ｋＨｚとして加工速度に適切となるようにレーザーのエネルギー密度を調整する。このとき、透明電極膜１１の幅が約６〜１０ｍｍの短冊状に、分離溝１１’の分離溝幅Ｌ１が２０〜５０μｍになるように、透明電極膜１１をレーザースクライブする。それにより、透明電極膜１１に、透明電極膜１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、…と、その間の分離溝１１’が形成される。分離溝１１’は、透明電極膜１１を貫通している。この状態が、図６（ｂ）である。
【００４０】
図６（ｂ）の状態において、透明電極膜１１の表面を覆い、且つ、分離溝１１’の内面を覆う（又は内面を埋める）ように、発電層１２を形成する。本実施の形態では、プラズマＣＶＤ装置により、ＳｉＨ４ガスとＨ２ガスとを主原料として、減圧雰囲気、約２００℃にて発電層１２としてのタンデム型の発電層を形成する。
【００４１】
ここで、タンデム型の発電層について説明する。図１５は、タンデム型の発電層を含むタンデム型太陽電池の構成の一例を示す断面図である。タンデム型の発電層１２は、アモルファスシリコン層３５と微結晶シリコン層４５とを備えている。アモルファスｐ層膜３１とアモルファスｉ層膜３２との間には界面特性の向上のためにバッファー層を設けても良い。さらに、アモルファスシリコン層３５の微結晶ｎ層３３と、微結晶シリコン層４５の微結晶ｐ層４１との間に、アモルファス層３５の光吸収の向上のために半反射膜となるＧＺＯ（ＧａドープＺｎＯ膜）などの中間層を膜厚：２０〜１００ｎｍでスパッタリング装置により製膜して設けても良い。
【００４２】
タンデム型の発電層１２の製造では、アモルファスシリコン層３５として、アモルファスｐ層膜３１／アモルファスｉ層膜３２／微結晶ｎ層膜３３がこの順に積層される。続いて、微結晶シリコン層４５として、微結晶ｐ層膜４１／微結晶ｉ層膜４２／微結晶ｎ層膜４３がこの順に積層される。アモルファスｐ層膜３１は、ＢドープしたアモルファスＳｉＣを主とし、膜厚１０〜３０ｎｍである。アモルファスｉ層膜３２は、アモルファスＳｉを主とし、膜厚２００〜３５０ｎｍである。微結晶ｎ層膜３３は、ｐドープした微結晶Ｓｉを主とし、膜厚３０〜５０ｎｍである。微結晶ｐ層膜４１は、Ｂドープした微結晶Ｓｉを主とし、膜厚１０〜５０ｎｍである。微結晶ｉ層膜４２は、微結晶Ｓｉを主とし、膜厚１．５〜３μｍである。微結晶ｎ層膜４３は、ｐドープした微結晶Ｓｉを主とし、膜厚２０〜５０ｎｍである。この状態が図６（ｃ）である。
【００４３】
図６（ｃ）の状態において、大気中のＸ−Ｙテーブル８７上に透光性基板１を設置する。そして、レーザーダイオード励起Ｎｄ：ＹＡＧレーザーの第２高調波（５３２ｎｍ）を、透光性基板１の側から照射する。パルス発振：１０〜２０ｋＨｚとして加工速度に適切となるようにレーザーのエネルギー密度を調整する。このとき、分離溝１１’（レーザースクライブライン）の約１００〜１５０μｍ横側において、発電層１２の幅が約６〜１０ｍｍの短冊状に、分離溝１２’の分離溝幅Ｌ２が５０〜１００μｍになるように、発電層１２をレーザースクライブする。この波長では、各透明電極膜１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、…の吸収率が小さいので、その殆どが透過する。そのため、レーザービームが発電層１２で吸収されて、発電層１２が蒸発してスクライブされる。それにより、発電層１２に、発電層１２ａ、発電層１２ｂ、発電層１２ｃ、…と、その間の分離溝１２’が形成される。分離溝１２’は、発電層１２を貫通している。この状態が図７（ａ）である。
【００４４】
図７（ａ）の状態において、発電層１２の表面及び分離溝１２’を覆い、且つ、分離溝１２’の内面を覆う（又は内面を埋める）ように、裏面電極層としての裏面電極膜１３を形成する。本実施の形態では、銀（Ａｇ）及びチタン（Ｔｉ）の積層膜を、この順にスパッタ法で減圧雰囲気、約１５０℃にて形成する。Ｔｉ膜は主としてＡｇ膜の環境からの防食のために設ける。各膜の膜厚は、それぞれＡｇ膜厚：２００〜５００／Ｔｉ膜厚：１０〜２０ｎｍである。本実施の形態では３００ｎｍ／１５ｎｍとしている。これにより、分離溝１２’において、裏面電極膜１３と、隣り合う他の光電変換セル１４の透明電極膜１１とが電気的に接続される。この状態が図７（ｂ）である。微結晶シリコン層の微結晶ｎ層と裏面電極膜１３との接触抵抗低減と光反射向上を目的に、発電層１２と裏面電極膜１３との間に第２透明導電膜を設けても良い。第２透明導電膜としては、例えば、ＧＺＯ（ＧａドープＺｎＯ膜）を膜厚５０〜１００ｎｍでスパッタリング装置で製膜する。
【００４５】
図７（ｂ）の状態において、大気中のＸ−Ｙテーブル８７（図５（ａ）を参照）上に透光性基板１を設置する。そして、レーザーダイオード励起Ｎｄ：ＹＡＧレーザーの第２高調波（５３２ｎｍ）を、透光性基板１の側から照射する。パルス発振：１〜１０ｋＨｚとして加工速度に適切となるようにレーザーのエネルギー密度を調整する。このとき、分離溝１１’の約２５０μｍ〜４００μｍの横側において、裏面電極膜１３の幅が約６〜１０ｍｍの短冊状に、分離溝１３’の分離溝幅Ｌ３が５０〜１００μｍで、長軸がレーザー加工方向（分離溝形成方向）と一致し、かつ、長径が短径の約１．５〜３倍程度となるように、裏面電極膜１３をレーザースクライブする。この波長では、透光性基板１の表面から照射されたレーザビームが表面電極膜１３を透過し、発電層１２で吸収されて高いガス蒸気圧を発生し、裏面電極膜１３を爆裂する。それにより、発電層１２及び裏面電極膜１３がスクライブされて、個別の裏面電極膜１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、…が形成される。分離溝１３’は、発電層１２及び表面電極膜１３を貫通している。上記各工程により、セル１４（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、…）が形成され、太陽電池モジュールが製造される。この状態が図７（ｃ）である。
【００４６】
この場合、楕円状ビームパターンなので、その楕円と同一面積の直径６０〜１７０μｍの丸ビームに比べて、パルス一発当たりの加工長さが約１．２〜１．７倍となる。レーザに繰返し周波数１０ｋＨｚのＮｄ：ＹＡＧレーザを使用すると、楕円状ビームパターンの重なり分を２０％とすると、１パルス当たりの加工長さは１００μｍであるので、加工速度は毎秒１０００ｍｍとなる。
【００４７】
このため、本製造方法では、分離溝幅Ｌ３を小さく保ち、かつレーザーの出力は従来と同等でありながら、加工速度毎秒１０００ｍｍを達成することが可能となる。すなわち、太陽電池モジュールの光電変換効率を低下させることなく、かつレーザーのコストを上げることなく、量産に必要な加工速度を達成することができる。
【００４８】
ただし、図７（ｃ）のセル１４（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、…）、透明導電極膜１１（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、…）、発電層１２（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、…）、裏面電極膜１３（１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、…）、分離溝１１’、分離溝１２’、分離溝１３’は、それぞれ、図４のセル５（５ａ、５ｂ、５ｃ、…）、表面電極層２（２ａ、２ｂ、２ｃ、…）、発電層３（３ａ、３ｂ、３ｃ、…）、裏面電極層４（４ａ、４ｂ、４ｃ、…）、分離溝６、分離溝７、分離溝８に対応する。
【００４９】
図７（ｃ）の工程において、セル１４はタンデム型太陽電池なので、発電層１２はタンデム型の発電層である。したがって、セルにアモルファス型太陽電池を用いた場合と比較して、発電層１２の膜厚が厚くなる。しかし、アモルファス型太陽電池の場合でも、裏面電極膜を爆裂するのに十分なガス蒸気圧が得られている。したがって、セル１４にタンデム型太陽電池を用いた場合でも、膜厚が厚くても発電層１２から発生するガス蒸気も増加するので、アモルファス型と同等なレーザービームのエネルギーで十分に対応可能である。すなわち、発電層１２の膜厚が増加しても、裏面電極膜１３を爆裂させて除去する基本的な形態をそのまま利用することができる。
【００５０】
図７（ｃ）の工程の場合、アモルファス型太陽電池の場合のエネルギー密度を参考にして、分離溝１３’の加工状態を観察しながらエネルギー密度を選定することができる。しかし、発電層の膜厚が厚くなるために、アモルファス型太陽電池の場合に比較して、低いエネルギー密度では、エネルギー不足のためにバリが発生しやすい傾向となる。したがって、アモルファス型太陽電池の場合とは異なるレーザー加工の条件が必要である。
【００５１】
レーザー加工により分離溝１３’を形成する場合、広いエネルギー勾配を持つレーザービーム形状では、分離溝幅Ｌ３が広くなり太陽電池の有効面積が少なくなる。加えて、分離溝１３’の周辺にバリを発生させない閾値が幅を持ち、調整することが難しい。一方、狭いエネルギー勾配を持つレーザービーム形状では、分離溝幅Ｌ３が細くなるので、太陽電池の有効面積が減少しないため好ましい。しかし、その場合、エネルギー勾配が狭い範囲で急峻になるので、透明電極膜１１にダメージを与え易い。そのため、レーザーエネルギー密度を調整することが難しい。以上の観点から、レーザービーム形状は、分離溝幅Ｌ３方向の幅が約５０〜１００μｍになるように設定される。それにより、発電層１２、裏面電極膜１３の積層膜に対して、分離溝１３’が形成される。
【００５２】
次に、レーザービームで形成される楕円状ビームパターンについて説明する。
図８は、楕円状ビームパターンを示す平面図及び断面図である。図８（ａ）は、図７（ｃ）の分離溝１３’における楕円状ビームパターンの一部分の概念を示す平面図である。この楕円ビームパターンは、図５（ｂ）の楕円状ビームパターン８９と同じである。図８（ｂ）は、図８（ａ）のＡＡ断面図である。但し、楕円状ビームパターンは、レーザーの光学系誤差や加工対象膜厚分布などの影響で、必ずしも対称な形状にはならない場合がある。
【００５３】
一つの楕円状ビームパターン８９は、変性領域７２と環状領域７１とを有する。
変性領域７２は、楕円状ビームパターン８９の中心付近にあり、楕円ビームパターン８９と略相似の楕円形状を有する。変性領域７２の短径Ｄ２と楕円状ビームパターン８９の短径Ｄ１とは、Ｄ１＞Ｄ２の関係にある。変性領域７２は、レーザービームにより透明導電膜１１の表面にダメージが発生した領域であり、透明電極膜１１の表面から深さｔ１だけ削られている。ｔ１は典型的には０．１μｍ〜０．２μｍである。目視的には白く変色している。環状領域７１は、楕円状ビームパターン８９のうちの変性領域７２を除いた領域である。変性領域７２を環状に囲んでいる。分離溝１３’の幅方向（楕円状ビームパターン８９の短軸方向）における環状領域７１の幅Ｘ１及び幅Ｘ２は、およそ（Ｄ１−Ｄ２）／２である。環状領域７１は、レーザービームにより透明電極膜１１の表面にダメージが発生していない領域である。なお、幅Ｘ１及び幅Ｘ２は、原則的には等しいが、上述のように必ずしも対称な形状にはならないため、幅Ｘ１及び幅Ｘ２としている。この変性領域７２の楕円状ビームパターン８９に対する面積割合は、例えば、２０％〜５０％である。
【００５４】
ここで、隣接する楕円状ビームパターン８９は、一部が重なっている。図９は、隣接する楕円状ビームパターン８９の重なりの状態を示す概略図である。隣接する楕円状ビームパターン８９ａと８９ｂとが重なる場合（図９（ａ））、その重なりの範囲は、図９（ｂ）に示すように、少なくとも一方の楕円状ビームパターン８９ａの環状領域７１の端部Ａ１と他方の楕円状ビームパターン８９ｂの変性領域７２の端部Ｂ２とが一致する位置とすることが好ましい。楕円状ビームパターン８９ａの環状領域７１の端部Ａ１と他方の楕円状ビームパターン８９ｂの変性領域７２の一部とが重なる位置であってもよい。
【００５５】
更に好ましくは、その重なりの範囲は、一方の境界を図９（ｂ）とすれば、他方の境界として、図９（ｃ）に示すように、一方の楕円状ビームパターン８９ａの変性領域７２の端部Ｂ１と他方の楕円状ビームパターン８９ｂの変性領域７２の端部Ｂ２とが一致する位置である。
【００５６】
上記の重なりの範囲が好ましい理由は以下のとおりである。
図９（ｂ）の場合よりも、楕円状ビームパターン８９の重なる領域が小さい場合、分離溝１３’の形成方向において、環状領域７１に二度目のレーザービームが照射されない領域が発生する。この場合、一度目のレーザービームで蒸発し切れなかった発電層１２が一部でも残っていると、残留部分を介して隣接するセル１４同士の短絡の恐れがある。図９（ｃ）の場合よりも、楕円状ビームパターン８９の重なる領域が大きい場合、隣接する変性領域７１に重なりがでてくるので、透明電極膜１１の損傷が大きくなり、透明導電膜１１から蒸発したものが残渣として分離溝１３’に再付着して、隣接するセル同士の電気的接続に悪影響が及ぶ可能性がある。
【００５７】
また、一つ一つの楕円状ビームパターン８９は、レーザー光学系の誤差や加工対象膜厚分布などのために、必ずしも対称な形状とならない場合がある。上記の重なり範囲を有する楕円状ビームパターン８９が５０％以上好ましくは７０％以上であれば、上記重なり範囲から外れる楕円状ビームパターン８９でもこの範囲に近い状況にあるために、太陽電池全体の性能には差異が認められない。逆に上記の重なり範囲のものが３０％以下になると、隣接するセル同士の電気的接続の影響が太陽電池全体の性能に顕著に見られる場合があるので望ましくない。
【００５８】
楕円状ビームパターン８９の重なりの範囲において、図８（ａ）を参照すると、Ａ１−Ａ２の距離Ｓ１、Ｂ１−Ａ２の距離Ｓ２、Ｂ１−Ｂ２の距離Ｓ３は、それぞれ以下のようになる。ただし、分離溝１３’の形成方向における環状領域７１の幅をＸ’（図示されず）とする。距離Ｓ１はＸ’≦Ｓ１≦２Ｘ’である。距離Ｓ２は０≦Ｓ２≦Ｘ’である。距離Ｓ３はＸ’≧Ｓ３≧０である。
【００５９】
図１０及び図１１は、楕円状ビームパターン８９の形状を示す概念図である。実際は必ずしも対称な形ではなく部分的に非対称な個所が存在する場合がある。楕円状ビームパターン８９は、図１０（ａ）の長径と短径との比が１（長径：短径＝１：１）の場合、図１０（ｂ）（ｃ）の長径と短径との比が２（長径：短径＝２：１）の場合、図１０（ｄ）の長径と短径との比が３（長径：短径＝３：１）の場合のいずれにおいてもバリを形成せずにレーザー加工ができる。ただし、いずれの場合にも、短軸方向の環状領域７１の幅を１５μｍ以上にしている。長軸方向の環状領域７１の幅を５０μｍ以下にしている。
【００６０】
一方、図１１（ａ）の長径と短径との比が４（長径：短径＝４：１）の場合、バリが形成してしまう。バリの発生している箇所は、楕円ビームパターン８９の分離溝形成方向（長軸方向）の端部付近である。この部分は、図に示すように、環状領域７１が広くなり、長軸方向の環状領域７１の幅が７５μｍである。そのため、この端部において、レーザーのエネルギー密度が低くなり、十分なエネルギー密度が得られず、裏面電極膜１３を取りきれずにバリとなったと考えられる。それに対応するために、図１１（ｂ）では、長径と短径との比が４を維持しながら、長軸方向の環状領域７１の幅を５０μｍにしている。この場合、長軸方向の環状領域７１の幅が小さくなったので、端部付近のバリの発生を防止することができる。しかし、短軸方向の環状領域７１の幅が１０μｍとなってしまう。そうなると、レーザービームが急峻なエネルギー分布となっているために透明電極膜１１のダメージが大きくなり、分離溝の側壁（図８（ｂ）におけるＰで示される部分）に残渣が付着し、透明電極層と裏面電極層との間を短絡してしまう。
【００６１】
このように、図１０及び図１１の結果から、所定のレベルのエネルギー密度を楕円状ビームパターンの全体に行き渡らせるためには、長径と短径との比を３以下にすることが好ましい。このようにすることで、環状領域７１においてバリの発生を防止することができる。長軸と短軸の比が大きくなると、面積は不変でも周長が長くなり、ビーム周辺部でのレーザエネルギ密度が低下するため、溝両端に図１１に示すようなバリが発生しやすくなる。バリが残ると下地の透明電極膜と接触・短絡するため結果として光電変換効率が著しく低下する。
【００６２】
また、短軸方向の環状領域７１の幅の下限は、１５μｍが好ましい。これにより、レーザービームが急峻なエネルギー分布とならないので、分離溝の側壁に残渣が付着することを防止することができる。幅の上限は、長軸方向の環状領域７１の幅と、長径と短径との比とから決まる。具体的には５０μｍが好ましい。一方、長軸方向の環状領域７１の幅の上限は、５０μｍが好ましい。これにより、バリの発生を防止することができる。下限は、短軸方向の環状領域７１の幅と、長径と短径との比とから決まる。具体的には１５μｍが好ましい。
【００６３】
次に、裏面電極膜１３に対して、分離溝１３’をレーザスクライブにより形成するレーザのエネルギー密度について説明する。
【００６４】
図１２は、レーザービームのエネルギー密度の分布形状を示すグラフである。縦軸は、エネルギー密度である。横軸はレーザービーム中の短軸方向の位置を示す。レーザービームのエネルギー密度の分布形状はガウシアン分布を取るものを使用する。ガウシアン分布は、周辺部分において、エネルギー密度を低く、且つ、エネルギー密度の勾配を緩やかに制御することができる。そのため、前述のように、エネルギー密度が高い場合やその勾配が急峻の場合に起こる分離溝の側壁Ｐへの残渣の付着を防止することが可能となる。
【００６５】
レーザービームでは、裏面電極膜１３を発電層１２に吸収されたエネルギーで発生したガス圧力の爆裂除去するにあたり、爆裂に必要なエネルギー密度の閾値Ｅ１が存在する。本実施の形態において、閾値Ｅ１は約０．３Ｊ／ｃｍ２であった。閾値Ｅ２は、透明電極膜１１がダメージを受けるエネルギー密度の最小値である。
【００６６】
レーザービームには、中央にエネルギー密度の高い領域が、周辺にエネルギー密度の低い領域が、それぞれ存在する。裏面電極膜１３の爆裂に必要なエネルギーを投入すると、レーザービームの中央ではエネルギー密度がＥ２を超えるための透明導電膜１１にダメージを発生させる。このダメージを発生させるレーザービーム短径Ｄは、変性領域７２の短径Ｄ２と概ね等しい。この透明電極膜１１のダメージ抑制には変性領域７２と分離溝１３の側壁Ｐとの距離Ｘは、上述のように１５μｍ以上５０μｍ以下が好ましい。ただし、図１２の距離Ｘは、図８（ｂ）の短軸方向の環状領域７１の幅Ｘ１に概ね等しい。この距離Ｘが１５μｍ以下の場合、非常に急峻なエネルギー分布を持つため、エネルギー密度が過剰となり透明導電膜１１にダメージを多く与えると共に、分離溝の側壁Ｐに残渣が付着し、表面電極層と裏面電極層との間を短絡してしまう。また、距離Ｘが５０μｍ以上となると分離溝幅Ｌ３が広くなり分離溝１３’周辺でのエネルギー密度の低い領域でバリが発生しやすくなるとともに、太陽電池の有効発電面積が少なくなり、発電量が少なくなるので好ましくない。
【００６７】
図１３及び図１４は、微結晶系シリコンを含む発電層及び裏面電極層をエネルギー密度を変化させてレーザー加工した結果を示す。図１３は、上記の好ましいエネルギー密度を有するレーザービームで、上記の好ましい楕円状レーザーパターンを形成するようにレーザー加工を行った場合を示す。この場合、レーザー加工のとき、バリが発生していない良好な状況となる。一方、図１４は、図１３の場合とは異なるレーザービーム、楕円状レーザーパターンでレーザー加工を行った場合を示す。レーザー加工のとき、バリが発生している不良な状況となる。これらのように、上記の好ましいエネルギー密度を有するレーザービームで、上記の好ましい楕円状レーザーパターンを形成するようにレーザー加工することで、バリが発生しないように適切な加工を行うことができる。
【００６８】
本発明により、微結晶系シリコン膜の発電層を含む薄膜太陽電池において、レーザービームによる薄膜の加工にあたり、レーザーの出力を高めることなく、表面電極層の残渣やバリを発生しないようにレーザー加工の速度を速めることが可能となる。加えて、表面電極層の残渣やバリの発生などによる太陽電池モジュール効率の低下を防止しながら、レーザー加工の速度を速めることが可能となる。
【００６９】
上記実施形態では、発電層１２がアモルファスシリコン層３５と微結晶シリコン層４５によるタンデム型について記載したが、発電層１２の膜厚による裏面電極膜１３の加工に対するエネルギー密度の影響が少ないので、微結晶シリコン太陽電池、微結晶シリコン・ゲルマニウム太陽電池、またアモルファスシリコン太陽電池と上記太陽電池を複数層に接合したタンデム型太陽電池において、レーザービームによる薄膜の加工についても同様に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】図１は、従来の非晶質半導体（アモルファス系）による太陽電池モジュールの構成の一例を示す断面図である。
【図２】図２は、レーザー加工技術の概略を示す図である。
【図３】図３は、従来技術の太陽電池モジュールにおけるレーザー加工部分の断面の一部を示す図である。
【図４】図４は、本発明の太陽電池モジュールの実施の形態の構成の一例を示す断面図である。
【図５】図５は、レーザー加工技術の概略を示す図である。
【図６】図６は、本発明の太陽電池モジュールの製造方法の実施の形態のフローを示す断面図である。
【図７】図７は、本発明の太陽電池モジュールの製造方法の実施の形態のフローを示す断面図である。
【図８】図８は、楕円状ビームパターンを示す平面図及び断面図である。
【図９】図９は、隣接する楕円状ビームパターン８９の重なりの状態を示す概略図である。
【図１０】図１０は、楕円状ビームパターン８９の形状を示す概念図である。
【図１１】図１１は、楕円状ビームパターン８９の形状を示す概念図である。
【図１２】図１２は、レーザービームのエネルギー密度の分布形状を示すグラフである。
【図１３】図１３は、微結晶系シリコンを含む発電層及び裏面電極層をエネルギー密度を変化させてレーザー加工した結果を示す。
【図１４】図１４は、微結晶系シリコンを含む発電層及び裏面電極層をエネルギー密度を変化させてレーザー加工した結果を示す。
【図１５】図１５は、タンデム型の発電層を含むタンデム型太陽電池の構成の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００７１】
１  透光性基板
２、２ａ、２ｂ、２ｃ、１０２、１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ  表面電極層
３、３ａ、３ｂ、３ｃ、１０３、１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ  発電層
４、４ａ、４ｂ、４ｃ、１０４、１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ  裏面電極層
５、５ａ、５ｂ、５ｃ、１０５、１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ  セル
６、１１’、１０６  分離溝
７、１２’、１０７  分離溝
８、１３’、１０８  分離溝
１０、１１０  太陽電池モジュール
１１、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ  透明電極膜
１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ  発電層
１３、１３ａ、１３ｂ、１３ｃ  裏面電極膜
１４、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ  セル
７１  環状領域
７２  変性領域
１１５  バリ
１８１  レーザー発振器
１８２  ミラー
１８３  レーザービーム
１８４  レンズ
１８７  Ｘ−Ｙステージ
１８８  基板
１８９  ビームパターン
【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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