(57)【要約】薄膜太陽電池を製造するための方法は、少なくとも０．７５ｍ２の領域を有する基板の上に第１の導電層を提供することを含む。第１の導電層は、その領域の堆積部分に位置する。紫外線レーザビームがレンズを通して第１の導電層に適用される。第１の導電層の部分は、層を通してスクライビングされ（書き込まれ）トレンチを形成する。レンズはビームを合焦し、少なくとも１００ｍｍの焦点距離を持つ。合焦されたビームは、スクライビングするために有効な有効部分とスクライビングのために有効でない非有効部分とを含む。基板はたるんで、第１の導電層は、適用の段階の間に領域を横切る合焦されたビームの有効部分に残る。１つ以上の活性層が第１の導電層上に提供される。第２の導電層が１つ以上の活性層上に提供される。
2010537443.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の上に第１の導電層を提供する段階であって、前記基板が少なくとも０．７５ｍ２の領域を有し、第１の導電層が前記領域の堆積部分に位置するような段階と、
紫外線レーザビームを、レンズを通して前記第１の導電層に適用し、前記第１の導電層の部分を、前記基板を通してスクライビングして前記第１の導電層を通るトレンチを形成する段階であって、
前記レンズが紫外線レーザビームを合焦し、１００ｍｍ以上である焦点距離を持ち、
合焦された紫外線レーザビームは、スクライビングするために有効である有効部分とスクライビングするために有効でない非有効部分とを含み、
基板は、適用の段階の間にスクライビングされた第１の導電層の部分が、スクライビング時に合焦される紫外線レーザビームの有効部分の中に位置するようにたるむ、段階と、
第１の導電層の上に１つ以上の活性層を提供する段階と、
１つ以上の活性層の上に第２の導電層を提供する段階と、
を有することを特徴とする、薄膜太陽電池を製造するための方法。
【請求項２】
紫外線レーザビームは４００ｎｍ以下の波長を持つことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
紫外線レーザビームは約３５５ｎｍの波長を持つことを特徴とする請求項に記載２の方法。
【請求項４】
焦点距離は１５０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
垂直方向におけるレンズの位置は、適用の段階の間、実質的に一定のままであることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記トレンチは少なくとも２０μｍの幅を持つことを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記第１の導電層はＺｎＯを含むことを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項８】
スクライビングされる第１の導電層の部分は、前記トレンチが実質的に滑らかなトレンチの壁を含むように、紫外線レーザビームによって気化させ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】
１つ以上の活性層の部分を前記第１の導電層までずっとスクライビングする段階と、
前記第２の導電層の部分を下にある層までずっとスクライビングする段階と、
をさらに有することを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
直列に電気接続された複数の薄膜太陽電池が前記基板の上に形成されることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
薄膜太陽電池システムであって、
少なくとも０．７５ｍ２の領域を持つ基板と、
前記領域の堆積部分における基板の上に位置する第１の導電層であって、前記第１の導電層はＺｎＯを含み、前記第１の導電層は複数の別個の第１の導電層部分を規定するために基板までずっとスクライビングされた複数の第１のトレンチを持ち、そして複数の別個の第１の導電層部分が前記複数の第１のトレンチによって互いに分離された、第１の導電層と、
紫外線レーザのレーザビームを前記第１の導電層に合焦する、１００ｍｍ以上の焦点距離を持ったレンズを含み、前記複数の第１のトレンチをスクライビングする紫外線レーザであって、
前記レーザビームは、複数の第１のトレンチをスクライビングするために有効である有効部分と複数の第１のトレンチをスクライビングするために有効でない非有効部分とを含み、
前記基板がたるんで、第１の導電層いくつかの部分は、複数の第１のトレンチがスクライビングされる間にレーザビームの有効部分に残る、紫外線レーザと、
第１の導電層のいくつかの部分を覆う１つ以上の活性層であって、前記１つ以上の活性層は、複数の別個の活性層部分を規定するために第１の導電層までずっとスクライビングされた複数の第２のトレンチを持ち、複数の別個の活性層部分は複数の第２のトレンチによって互いに分離され、そして複数の別個の活性層部分のそれぞれの別個の活性層部分は、複数の別個の第１の導電層部分の対応するものの部分を覆う、１つ以上の活性層と、
１つ以上の活性層のいくつかの部分を覆う第２の導電層であって、前記第２の導電層は、複数の別個の第２の導電層部分を規定するために下にある層までずっとスクライビングされた複数の第３のトレンチを持ち、複数の別個の第２の導電層部分は複数の第３のトレンチによって互いに分離され、そして複数の第２の導電層部分のそれぞれの別個の第２の導電層部分は、対応する別個の活性層部分の１部を覆う、第２の導電層と、
を有し、
前記太陽電池システムは、前記第１の導電層と前記第２の導電層を接続することによって基板の上に直列に電気接続された、複数の隣接した太陽電池を含む
ことを特徴とする薄膜太陽電池システム。
【請求項１２】
レーザビームは４００ｎｍ以下の波長を持つことを特徴とする請求項１１に記載の薄膜太陽電池システム。
【請求項１３】
レーザビームは約３５５ｎｍの波長を持つことを特徴とする請求項１２に記載の薄膜太陽電池システム。
【請求項１４】
焦点距離は１５０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１３に記載の薄膜太陽電池システム。
【請求項１５】
垂直方向におけるレンズの位置は、複数の第１のトレンチがスクライビングされる間、実質的に一定のままであることを特徴とする請求項１４に記載の薄膜太陽電池システム。
【請求項１６】
複数の第１のトレンチのそれぞれは少なくとも２０μｍの幅を持つことを特徴とする請求項１４に記載の薄膜太陽電池システム。
【請求項１７】
複数の第１のトレンチは実質的に滑らかなトレンチの壁を含むことを特徴とする請求項１４に記載の薄膜太陽電池システム。
【請求項１８】
薄膜太陽電池を形成するためのレーザスクライビング装置であって、
少なくとも０．７５ｍ２の領域と前記領域の堆積部分における太陽電池基板の上に位置するＺｎＯを含む導電層とを持つ太陽電池基板を支持するよう適合させられた支持デバイスと、
４００ｎｍ以下の波長を持つビームを発生させ、前記ビームを合焦するために少なくとも１００ｍｍの焦点距離を持つレンズを含む選択的に配置可能な紫外線レーザであって、前記選択的に配置可能な紫外線レーザが前記基板に対して選択的に配置可能であるような紫外線レーザと、を有し、
前記レンズは、前記導電層を通してトレンチを形成するために前記基板までずっと前記導電層の部分をビームがスクライビングするように、前記導電層上にビームを合焦し、
前記ビームは、前記導電層の部分をスクライビングするために有効である有効部分と前記導電層の部分をスクライビングするために有効でない非有効部分とを含み、
前記基板は、前記ビームによってスクライビングされる導電層の部分がスクライビング時のビームの有効部分の中に位置するように、前記支持デバイスによって支持される時にたるむ、
ことを特徴とするレーザスクライビング装置。
【請求項１９】
前記レーザは支持デバイスからある距離に位置し、該距離は、前記ビームが導電層上に合焦される間、実質的に一定のままであることを特徴とする請求項１８に記載のレーザスクライビング装置。
【請求項２０】
前記レーザスクライビング装置はスクライビングプログラムを実行するためのプロセッサを含み、予め決定されたスクライビング経路に基づいてレーザの移動を制御することを特徴とする請求項１９に記載のレーザスクライビング装置。
【請求項２１】
波長は約３５５ｎｍであることを特徴とする請求項２０に記載のレーザスクライビング装置。
【請求項２２】
焦点距離は１５０ｎｍより大きくないことを特徴とする請求項２１に記載のレーザスクライビング装置。
【請求項２３】
前記トレンチは少なくとも２０μｍの幅を持ち、実質的に滑らかなトレンチの壁を含むことを特徴とする請求項２２に記載のレーザスクライビング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連した出願への相互参照］
２００７年８月３０日付けで出願された米国仮特許出願第６０／９６８，８９８号の優先権をここで主張する。そしてその開示内容は参照としてここに組み入れられる。
【０００２】
本発明は、太陽電池およびその製造の方法、特にレーザスクライビング技術を使って大きな領域の基板上に薄膜太陽電池を製造するためのシステムと方法に関わる。
【背景技術】
【０００３】
モノリシックな直列の相互接続を持つ薄膜太陽電池は、スクライビングレーザまたは機械的構造化を使うことによって形成されうる。機械的に構造化することはフォトリソグラフィまたは化学エッチング構造化を含むことができる。この構造化は光電池（ＰＶ）モジュールまたは「アレイ」を形成するのに有用である。これらの概念は、ＰＶモジュールを、要求される出力特性−ＶＯＣ（開路電圧）、ＩＳＣ（短絡電流）、およびＦＦ（充填率−最大電力ポイントにおいて生成された最大電力をＩＳＣとＶＯＣで割ったものと定義され、常に１より小さい）に適合させることを可能にする。このように、これらの特徴は、特に使用者のニーズ／用途に向けて仕立てられ得る。
【０００４】
基板の上に太陽電池を形成すること、およびそのような太陽電池の製造においてレーザスクライビング技術を使うことが知られている。スクライビングレーザを使って太陽電池を製造する方法が、ここに参照として組み入れられた特許文献１に開示されている。スクライビングレーザを使う太陽電池を製造する方法は、ここに参照として組み入れられた特許文献２にも開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第４，２９２，０９２号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００５／０２７２１７５Ａ１号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の１つの局面によれば、薄膜太陽電池を製造するための方法が提供される。この方法は、基板の上に第１の導電層を提供する段階であって、前記基板が少なくとも０．７５ｍ２の領域を有し、第１の導電層が前記領域の堆積部分に位置するような段階を含む。紫外線レーザビームがレンズを通して前記第１の導電層に適用される。前記第１の導電層の部分が、前記基板にずっとスクライビングされて前記第１の導電層を通るトレンチを形成する。レンズは紫外線レーザビームを合焦し、１００ｍｍ以上である焦点距離を持つ。合焦された紫外線レーザビームは、スクライビングするために有効である有効部分とスクライビングするために有効でない非有効部分とを含む。基板は、適用の段階の間にスクライビングされた第１の導電層の部分が、スクライビング時に合焦される紫外線レーザビームの有効部分の中に位置するように、たるむ。第１の導電層の上に１つ以上の活性層が提供される。１つ以上の活性層の上に第２の導電層が提供される。
【０００７】
本発明の他の局面によれば、少なくとも０．７５ｍ２の領域を含む薄膜太陽電池システムが提供される。第１の導電層は前記領域の堆積部分における基板の上に位置する。第１の導電層はＺｎＯを含む。第１の導電層は複数の別個の第１の導電層部分を規定するために基板までずっとスクライビングされた複数の第１のトレンチを持つ。複数の別個の第１の導電層部分は複数の第１のトレンチによって互いに分離される。このシステムは、紫外線レーザのレーザビームを前記第１の導電層に合焦する、１００ｍｍ以上の焦点距離を持ったレンズを含み、複数の第１のトレンチをスクライビングする紫外線レーザを含む。該レーザビームは、複数の第１のトレンチをスクライビングするために有効である有効部分と複数の第１のトレンチをスクライビングするために有効でない非有効部分とを含む。基板がたるんで、第１の導電層いくつかの部分は、複数の第１のトレンチがスクライビングされる間にレーザビームの有効部分に残る。１つ以上の活性層は第１の導電層のいくつかの部分を覆う。１つ以上の活性層は、複数の別個の活性層部分を規定するために第１の導電層までずっとスクライビングされた複数の第２のトレンチを持つ。複数の別個の活性層部分は複数の第２のトレンチによって互いに分離される。複数の別個の活性層部分のそれぞれの別個の活性層部分は、複数の別個の第１の導電層部分の対応するものの部分を覆う。第２の導電層が１つ以上の活性層のいくつかの部分を覆う。第２の導電層は、複数の別個の第２の導電層部分を規定するために下にある層までずっとスクライビングされた複数の第３のトレンチを持つ。複数の別個の第２の導電層部分は、複数の第３のトレンチによって互いに分離される。複数の第２の導電層部分のそれぞれの別個の第２の導電層部分は、対応する別個の活性層部分の１部を覆う。太陽電池システムは、第１の導電層と第２の導電層を接続することによって基板の上に直列に電気接続された、複数の隣接した太陽電池を含む。
【０００８】
本発明の他の局面によれば、薄膜太陽電池を形成するためのレーザスクライビング装置が提供される。この装置は、少なくとも０．７５ｍ２の領域と前記領域の堆積部分における基板の上に位置するＺｎＯを含む導電層とを持つ太陽電池基板を支持するよう適合させられた支持デバイスを含む。選択的に配置可能な紫外線レーザは４００ｎｍ以下の波長を持つビームを発生させる。該レーザは、前記ビームを合焦するために少なくとも１００ｍｍの焦点距離を持つレンズを含む。選択的に配置可能な紫外線レーザは基板に対して選択的に配置可能である。レンズは、前記導電層を通してトレンチを形成するために前記基板までずっと前記導電層の部分をビームがスクライビングするように、前記導電層上にビームを合焦する。前記ビームは、前記導電層の部分をスクライビングするために有効である有効部分と前記導電層の部分をスクライビングするために有効でない非有効部分とを含む。前記基板は、前記ビームによってスクライビングされる導電層の部分がスクライビング時のビームの有効部分の中に位置するように、前記支持デバイスによって支持される時にたるむ。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】太陽電池と直列接続されたいくつかの薄膜の概略図である。
【図２】スクライビング技術を使って、ＺｎＯ  ＴＣＯ層によって実験的に測定されたＬＰ−ＣＶＤの吸収を示すプロットである。
【図３】レーザビームと集束レンズを使うレーザスクライビング技術の概略図である。
【図４ａ】レーザビームと集束レンズの概略図である。
【図４ｂ】レーザビームと集束レンズの概略図である。
【図５】レーザスクライビング装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は、光電池（ＰＶ）モジュールを直列接続した薄膜の一部を示す概略図である。この図は、直列に連結された３つのセル（Ｃｅｌｌｎ，Ｃｅｌｌｎ＋１、およびＣｅｌｌｎ＋２）を示す。しかし、いくつかの要求されるセルの数が製造されうるし、またその代わりに個々のセルが並列に接続されうるし、あるいは要求されるように共に電気的に接続されないこともありうる。
【００１１】
一般に、図１に示されるように、例えばガラスでありうる通常の非導電性の基板２１は、基板の上に提供された第１の導電層２２を持つ。そして、１つ以上の活性層２３が第１の導電層の上に提供され、外側の電極層または第２の導電層２４が活性層の上に第２の導電層として提供される。種々の層は、それぞれ別個の太陽電池での使用のために、次の層が適用される前にレーザビームを使って個々の層をレーザスクライビングするというような、１つ以上の技術によって別個の部分に分離される。例えば、第１の導電層２２の部分はレーザビームによって基板２１までずっとスクライビングされ、複数の第１のトレンチ２５によって互いに分離された複数の別個の第１の導電層部分を形成することができる。１つ以上の活性層２３の部分は第１の導電層２２までずっとスクライビングされ、複数の第２のトレンチ２７によって互いに分離された複数の別個の活性層部分を形成することができる。第２の導電層２４の部分は下にある層までずっとスクライビングされ、複数の第３のトレンチ２６によって互いに分離された複数の第２の導電層部分を形成することができる。これは、導電層、活性層、および第２の導電層それぞれを別個の太陽電池に分離するトレンチ２５、２６、および２７をもたらす。
【００１２】
基板２１および第１の導電層２２は、光がそれらを通して活性層２３に達することを可能にするように、通常は透明である。なぜならば、半導体の活性層が光を通過させるのに十分透明であるからである。さらに、第２の活性層２３を通して光が二度通過させられるように背面リフレクターが適用され、効率を向上させるように最終的に吸収される。あるいは、第２の導電層２４は、そちらの側から光が活性層に達することを可能にするように透明にされうる。
【００１３】
さらに、１つのセルの第２の導電層２４は、通常、個々の太陽電池を直列接続して、直列接続されたＰＶモジュールをもたらすために、第１の導電層の上の第２の導電層を重ねることによって隣接したセルの第１の導電層２２に電気的に接続される。例えば、Ｃｅｌｌｎの第２の導電層部分は隣接したＣｅｌｌｎ＋１の第１の導電層部分に重なり、Ｃｅｌｌｎ＋１の第２の導電層部分は、隣接したＣｅｌｌｎ＋２の第１の導電層部分に重なる。
【００１４】
酸化亜鉛（ＺｎＯ）を含んだ透明な導電性の酸化物（ＴＣＯ）層が第１の導電層２２のために選ばれうる。第１の導電層２２は、底圧化学蒸着法（ＬＰ−ＣＶＤ）プロセス、またはプラズマ強化化学蒸着法（ＰＥＣＶＤ）プロセスのような方式を使うことによって、上の面の堆積部分における、基板２１の上の面上に堆積されうる。あるいは、スパッタリングプロセスが、堆積部分における透明な基板の上にＴＣＯ層を堆積するために使われうる。第１の導電層２２が位置する堆積部分とは、基板の上の面全部または上の面のいくらかの部分でありうる。例として、透明な基板は、ガラスおよび高度に透明なＵＶ安定プラスチックを含む。基板の上への堆積の後に、ＺｎＯ  ＴＣＯ層の部分は、紫外線レーザビームを使って基板２１までずっとレーザスクライビングされうる。そしてトレンチ２５を形成し、また第１の導電層２２を、それぞれが個々の太陽電池に対応した複数の別個の第１の導電層部分に区分する。
【００１５】
１つ以上の活性層は、通常異なるドープがされた、および／またはドープされなシリコン膜を含むｐ−ｉ−ｎ接点を形成するために使われうる。これらの活性層は、ＬＰ−ＣＶＤプロセスまたはＰＥＣＶＤプロセスのような方式にによってＺｎＯ  ＴＣＯ層の上に堆積されうる。これは、図１に示されるように、１つ以上の活性層で満たされたＴＣＯトレンチ２５をもたらす。これらの適用の後、活性層２３の部分が、第１の導電層２２を露出するために下方にレーザスクライビングされうる。そして、トレンチ２７を形成し、また活性層を、それぞれが個々の太陽電池に対応した複数の別個の活性層部分に区分する。
【００１６】
次に第２の導電層２４としての電極層は活性層の上にわたって適用され、個々の太陽電池の個々の外側の電極を形成する。第２の導電層２４は、ＴＣＯ、またはアルミニウムまたは他の適切な材料のような完全反射性の材料から構成されうる。第２の導電層２４は、ＬＰ−ＣＶＤプロセスまたはＰＥＣＶＤプロセスを使って活性層上に適用されうる。しかし、スパッタリングのような代わりのプロセスも使われうる。適用の後に、第２の導電層の部分２４は、下にある層を露出するために下方にレーザスクライビングされうる。そして、トレンチ２６を形成し、また第２の導電層を、それぞれが個々の太陽電池に対応した複数の第２の導電層部分に区分する。
【００１７】
３つのスクライビングトレンチ２５、２６、および２７の適切な配置は、図１に示されるように、ＰＶモジュールの直列接続されたセルをもたらす。利便性のために３つの個々のセルのみが示されているが、このプロセスは直列接続されたセルの要求されるいくつかの数についても類似である。
【００１８】
ＺｎＯ  ＴＣＯの第１の導電層２２が４００ｎｍ波長の下に強い吸収を持つので、３５５ｎｍ（〜３．５ｅＶ）の波長において動作する紫外線Ｎｄ：ＹＶＰ４レーザ（例えば、コヒーレントなＡＶｌＡ  ３５５−Ｘ  １０  Ｗａｔｔ  レーザ）が、ＴＣＯスクライビングステップのために適用されうる（以下に与えられるレーザの特性を参照）。ＺｎＯ  ＴＣＯの第１の導電層２２の上にこのような短い波長の紫外線レーザビームを使うことによって、レーザビームのほとんど大部分がＺｎＯ薄層によって効率的に吸収される。これは図２の実験的に得られたプロットによって示され、ＬＰＣＶＤ形成されたＺｎＯ層の吸収を示す。横軸の上の目盛はレーザ波長を示し、下の目盛はＴＣＯ層に影響するレーザの等価エネルギーを表す。アルファはレーザエネルギーの相対的な吸収率を表す。Ｂ２Ｈ６（ジボラン）は、半導体プロセスにおけるｐドーピングのためのＴＣＯ（ＺｎＯ）適用の際に混合されるホウ素−水素ドーピングガスである。「ｓｃｃｍ」（毎分標準立方センチメートル）はガスのガス流基準を表す。この図から、光エネルギーの相対的な吸収が、２．９ｅＶにおいてまたはその後に、本質的に増加する、ということを見ることができる。従って、３．２ｅＶレーザは、２．５または２．０ｅＶレーザより約１００倍効率的である。
【００１９】
このような紫外線レーザをＰＶ直列接続されたモジュールを形成するために使うことは、トレンチ２５における基板２１に切り落とされるＺｎＯ  ＴＣＯの第１の導電層２２の効率的な溶解と気化、および／または削り取り、をもたらす（図１参照）。このような紫外線レーザビームは単にＺｎＯ材料を溶解するだけではなく、レーザビームに接触するＺｎＯ材料のほとんどまたはすべてを気化させて、綺麗な切断と実質的に滑らかなトレンチ２５とをもたらす（トレンチ内の好ましくないビード（玉）と隆起を低減または排除する）。これにより、適切な波長で（レーザエネルギーの要求される吸収を最適化するために）高エネルギー（短波長）の紫外線レーザビームを使うことは高い有効性を達成し、そして個々のセルの適切な絶縁による高い充填率ＦＦをもたらす。同様に、ＺｎＯ以外の材料にとって高い吸収のために適切なレーザ波長を選ぶことも類似の結果を提供しうる。従って、ＴＣＯ層をスクライビングするためにこのような短い波長のレーザビームを使うことによって、高いスクライビング速度（１０ｍ/分より大きな）での非常に良好な絶縁が達成されうる。
【００２０】
図３は、ＰＶモジュールを形成するためのレーザスクライビングシステムの概略図である。レンズ３１は、基板２１の上の第１の導電層２２上に、紫外線レーザ３３からのレーザビーム３２を合焦し、上述のように第１の導電層を通して基板にトレンチをスクライビングする（書き込む）。レンズ３１は関連づけられた焦点距離（ｆ）を持ち、距離（ｄ）だけ第１の導電層２２の上に位置する。
【００２１】
堆積部分（第１の導電層２２がＰＥＶＣＤプロセスのような方式によって堆積される）を持った基板２１の表面は、少なくとも０．７５ｍ２の大きな領域を持つことができる。このような「大領域基板」は、その大きなサイズと対応する重量に起因して、スクライビングプロセスの際に大きな領域にわたってかなりのたるみを呈する傾向がある。基板２１は、該基板に沿って種々のポイントで支持されうる。そしてたるみは、このような支持ポイントの間で起こる。たるみの量は、基板材料、その厚さ、および支持ポイントの間の距離のような要因に依存する。たるみは、１ｍｍ未満のように、可能な限り低く保持されうる。しかしながら、１ｍｍ以上のたるみもありうる。基板２１のたるみは図３に概略的に示されている。
【００２２】
合焦されたレーザビームは図４ａおよび４ｂに示されるようにプロセスウインドウ（Ｄ）を持つ。プロセスウインドウ（Ｄ）は、第１の導電層にトレンチをスクライビングするために有効な合焦されたレーザビームの有効部分を提供する。プロセスウインドウ（Ｄ）は、合焦されたレーザビームの出力密度が所定の実効値よりも大きくなる距離範囲を提供する。実効値は、第１の導電層の部分を気化し、および／または削り取るために有効なパワー密度価値でありうる。プロセスウインドウ（Ｄ）の外に存在する合焦されたレーザビームの部分はより低い出力密度を持ち、第１の導電層にトレンチをスクライビングするためには有効でない。
【００２３】
プロセスウインドウ（Ｄ）の長さは、レーザビーム３２の幅とレンズ３１の焦点距離（ｆ）に依存する。所定のレーザビーム幅に対して、プロセスウインドウ（Ｄ）は、より長い焦点距離（ｆ）を持ったレンズ３１を選択することによって長くされうる。これは概略的に図４ａおよび４ｂに示される。図４ａのレンズ３１が６３ｍｍの焦点距離（ｆ）を持つ一方で、図４ｂにおけるレンズ３１は６３ｍｍより大きな焦点距離（ｆ）を持つ。レーザビーム３２の幅は図４ａと４ｂで実質的に同じである。しかしながら、図４ｂのプロセスウインドウ（Ｄ）は、図４のレンズ３１の長い焦点距離 (ｆ)に起因して図４ａのプロセスウインドウよりも長い。
【００２４】
従来技術のスクライビングレーザは、６３ｍｍの焦点距離を持ったレンズ３１を使うことと知られている。このようなレンズによって構築されたプロセスウインドウ（Ｄ）は、小さな基板のために適切でありうるが、ＰＥＶＣＤ堆積システムで使われるもののような少なくとも０．７５ｍ２の大領域基板のためには不適切でありうる。小さな基板は、大領域基板よりも小さなたるみを示し、そして、主に機械的な理由から、レンズ３１と処理された（すなわちスクライビングされた）層との間の距離（ｄ）は容易に制御される。可動レンズ３１とレーザ３３が、レンズ３１がスクライビングされた層の上に距離（ｄ）だけ置かれた状態で、基板２１とスクライビングされる層の上に配置されうる。可動レンズ３１とレーザ３３は、予め決定された（例えば予めプログラムされた）スクライビング経路に従ってスクライビング層にトレンチをスクライビングすることになる。０．７５ｍ２以上かそれに等しくなるように、基板２１が大きくなるのに従って、それは、６３ｍｍレーザによって構築されたプロセスウインドウ（Ｄ）の外にたるみうる。そのことは、プロセスウインドウ（Ｄ）の外側に第１の導電層２２が置かれることになりうる。
【００２５】
基板のサイズが増加することにより、レーザ３３とレンズ３１のガイドシステム（例えばｙデバイスまたはｘーｙデバイス）は益々基板のたるみに敏感になる。基板のたるみを補償することは、移動質量とスクライビングシステムの構築費を増やしうる。基板を工業業的に大きな領域（例えば≧０．７５ｍ２）と想定する場合、この距離を摂動する変数はさらに関連し合い、特に反復可能なスクライビングが必要とされる時の困難につながる。しかしながら、より大きな焦点距離を持ったレンズは、基板のたるみのより良好な許容につながるような、より大きな被写界震度とより大きなプロセスウインドウ（Ｄ）を提供する。
【００２６】
一実施形態において、基板２１は少なくとも０．７５ｍ２の大領域基板であり、レーザビーム３２は４００ｎｍ以下の波長（例えば約３５５ｎｍ）を持つ紫外線レーザビームであって、レーザビーム３２は６ｍｍかそれ以下、例えば３．５ｍｍの直径を持つ。第１の導電層２２はＰＥＶＣＤプロセスによって堆積部分における大領域基板の上に堆積され、そしてＺｎＯを含む。レーザビーム３２を合焦点するためのレンズ３１は、少なくとも１００ｍｍ（例えば１００ｍｍから１５０ｍｍの間）の焦点距離を持つ。このようなシステムは、基板の大きな領域に起因するかなりの基板たるみにもかかわらず、上述のように第１の導電層２２にトレンチをスクライビングするために有効であると決定された。大領域基板はスクライビングプロセスの間にたるむ。しかしながら、より大きなプロセスウインドウ（Ｄ）は、上部にレーザビーム３２が方向付けられる基板２１と第１の導電層２２の部分が、合焦されたレーザビームの有効部分に保たれるように、そのようなたるみに適合させる。従って、ｚ方向におけるレンズ３１とレーザ３３の位置（例えば縦方向）は、スクライビングプロセスの際、つまりレンズとレーザ、および／または基板が、ｘおよびｙ方向の一方または両方における予め決定されたスクライビング経路に沿って移動する間、実質的に一定のままでありうる。
【００２７】
より大きな焦点距離は焦点でのビーム径を増やし、従って合焦されたレーザビームのスポットサイズを増やす。通常、エネルギー密度を局所的に増やすためにスポットサイズを減らすことが要求されるので、これは利点ではない。局所的にスポットサイズを減らすこととエネルギー密度を増やすことは、エネルギー消費のより少ないレーザの使用を可能にしうる。驚くべきことに、スクライビングプロセスのロバストネス（安定性）が、より大きな焦点距離を備えたレンズを使うことにより合焦されるレーザビームのスポットサイズを増やすことによって強化される、ということが見いだされた。例えばスクライビングプロセスは粒子にあまり敏感でない。別個の層部分（例えば別個の第１の導電層部分）の間の絶縁もまた、より大きなスクライビング幅（小さな６３ｍｍレンズに対する１０〜２０μｍと比較して、典型的には２０〜３５μｍ）によって改善されることが見いだされた。改善された絶縁は、大きなＰＶモジュールで有益でありうる。そこでは、電位差は２００Ｖより大きくありうる。
【００２８】
一例のレーザスクライビング装置を図５に概略的に示す。このレーザスクライビング装置は、第１の導電層２２、および/または上述のような１つ以上の活性な、そして第２の電極層の部分をスクライビングするための、選択的に配置可能な紫外線レーザ３３とレンズ３１を含む。この装置はさらに、少なくとも０．７５ｍ２の領域を持つ基板２１を支持するための基板支持デバイス３５を含む。基板支持デバイス３５は、基板をｘ方向に動かすためのｘテーブルを含むことができる。基板２１はピン３８またはベルト／ローラ（図示せず）上に置くことができる。レーザ３３とレンズ３１は基板２１に対して選択的に配置可能であって、デバイス３５を支える。例えば、レーザ３３とレンズ３１はｙデバイス３６によってｙ方向に動かされうる。ｘテーブルによるｘ方向の基板２１の移動とｙデバイス３６によるｙ方向のレーザ３３およびレンズ３１の混合された移動により、予め決定されたスクライビング経路をスクライビングすることができる。レンズ３１は第１の導電層２２上にレーザビーム３２を合焦し、基板２１とレーザ３３とレンズ３１がスクライビング経路に沿って動かされるのに従って、第１の導電層に要求されるトレンチをスクライビングする。
【００２９】
あるいは、レーザ３３とレンズ３１がｘおよびｙ方向の両方に動かされうる一方で、基板２１がスクライビングの際に動かないままでいる、ということも理解されるべきである。また、基板２１がｘおよびｙ方向の両方に動かされうる一方で、レーザ３３とレンズ３１がスクライビングの際に動かないままでいることもある。
【００３０】
図５では例としてｘおよびｚ方向を概略的に示し、ｙ方向はｘおよびｚ方向の両方に垂直でありうる。ｘおよびｙ方向は水平方向でありうる。
【００３１】
レーザスクライビング装置は、ｙデバイス３６の移動、従ってレーザ３３とレンズ３１の移動を制御するためのコントローラ３７を含みうる。コントローラ３７はまた、ｘテーブルの動作と基板２１および処理された層２２の動きを制御することもできる。コントローラ３７は電子制御装置とすることができ、プロセッサを含みうる。コントローラ３７は１つ以上のマイクロプロセッサー、マイクロコントローラ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）、分離論理回路、などを含むことができる。コントローラ３７はさらにメモリを含むことができ、ここにはそれに属する機能をコントローラに提供させるプログラム命令をストアしうる。メモリは、１つ以上の揮発性、不揮発性、磁気、光学、またはリードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、電気的消去可能プログラマブルＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）、フラッシュメモリなどのような電気的メディアを含みうる。
【００３２】
一実施形態において、コントローラ３７はプログラム可能で、スクライビングプログラムを実行する。そのスクライビングプログラムは予め決定されたスクライビング経路を含むことができ、またコントローラ３７は、予め決定されたスクライビング経路に基づいてｘテーブルとｙデバイス３６の動きを制御することができる。コントローラ３７は、ｘテーブルとｙデバイス３６から、位置と速度入力のような種々のアナログおよび／またはデジタル入力を受け取ることができ、そしてｘテーブルとｙデバイスに種々のアナログおよび／またはデジタル制御信号を出力することができる。コントローラ３７は、紫外線レーザ３３の動作と連携し、それを制御することができる。
【００３３】
支持デバイス３５によって支持される時、基板２１はたるむ。上述のように、レーザ３３とレンズ３１によって提供されたより大きなプロセスウインドウＤは、上部にレーザビームが方向付けられる基板２１と第１の導電層２２の部分が、合焦されたレーザビームの有効部分に保たれるように、そのようなたるみを適合させる。従って、ｚ方向におけるレンズ３１とレーザ３３の位置は、スクライビングプロセスの際、つまりレンズとレーザが、ｙ方向における予め決定されたスクライビング経路に沿って移動し、基板がｘ方向に移動させられる間、実質的に一定のままでありうる。例えば、レンズ３１とレーザ３３は、スクライビングプロセスの際に、支持デバイス３５の上で実質的に一定の垂直距離において保たれうる。
【００３４】
ＴＣＯ層としてＺｎＯで覆われた大領域ガラス基板の薄層コーティングされた側において、一つのＴＣＯトレンチをスクライビングするため許容できるレーザパラメータは、８ワットかそれ以上のレーザパワーと、２５ｍ／分かそれ以上のスクライビング速度を含む。ＴＣＯスクライビングレーザ合焦するために１００ｍｍから１５０ｍｍの間の焦点距離を持った集束レンズが利用されうる。
【００３５】
［適用例］
例として適用されたＵＶレーザ（ＡＶｌＡ３５５−Ｘ）の仕様は以下の通りである。
・波長：                        ３５５ｎｍ
・パワー：                      ６０ｋＨｚで１０．０ワット
・パルス周波数範囲：            １Ｈｚから１００ｋＨｚ
・パルス幅：                    ＜３０ｎｓから６０ｋＨｚまで
・Ｍ２：                        ＜１．３（ＴＥＭ００）（波動モード）
・偏光：                        ＞１００：１、水平
・ビーム径（出側）：            １／ｅ２において３．５ｍｍ
・全角度におけるビーム広がり：  ＜０．３ｍｒａｄ
【００３６】
活性な、および／または第２の電極層２３，２４をスクライビングするための既知の方法（図１）は、ここに参照として組み入れられた特許文献１に開示された方法のように利用されうる。これらの層は、例えば５３２ｎｍレーザを使ってスクライビングされうる。
【００３７】
他の方法（スパッタリングなど）によって堆積されたＺｎＯで、またはＺｎＯに対する類似の吸収特性を備えた他のＴＣＯ材料でコーティングされた基板のためのレーザスクライビングプロセス、または層構造化プロセスも、同様に上記で開示されたプロセスから利益を得られうる。
【００３８】
この開示が例によるものであり、この開示に含まれた教示の正当な範囲から逸脱することなく、細部の付加、修正、または排除によって種々の変更がなされうる、ということは明白である。従って本発明は、添付の特許請求の範囲で必ず限定される範囲を除いては、この開示の特別な細部に限定されない。
【符号の説明】
【００３９】
２１  基板
２２  層
２３  活性層
２５  トレンチ
２６  トレンチ
２７  トレンチ
３１  レンズ
３２  レーザビーム
３３  紫外線レーザ
３５  基板支持デバイス
３６  ｙデバイス
３７  コントローラ
３８  ピン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５】
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【国際調査報告】
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