(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明絶縁基板上に積層された半導体光変換層および電極層にレーザスクライブ加工により前記半導体光変換層および前記電極層を除去した溝状のパターンを形成して、複数の太陽電池セルを形成するレーザスクライブ装置であって、
前記レーザスクライブ加工に用いるレーザ光を前記透明絶縁基板側から照射するレーザ照射手段と、
前記パターンを通過した前記レーザ光を検出して当該パターンの欠陥の有無を判断する形状検査手段と、
前記パターンにより形成された単一の太陽電池セルに可視光を照射する光源と、
前記可視光を照射しながら、前記単一の太陽電池セルのダイオード特性を測定して、その測定結果と予め設定した正常な太陽電池セルのダイオード特性との比較に基づいてショート・リークの欠陥の有無を判断する電気特性検査手段と、
前記形状検査手段および前記電気特性検査手段により欠陥があると判断された前記太陽電池セルの前記パターンの欠陥箇所から異物を前記電極層側から除去する異物除去手段と、
前記異物除去手段により前記異物が除去された前記パターンの欠陥箇所を前記透明絶縁基板側から修復する修復手段とを備える、
レーザスクライブ装置。
【請求項２】
前記太陽電池セルを備える前記太陽電池基板を少なくとも二次元方向に移載可能なステージと、
前記形状検査手段および前記電気特性検査手段により欠陥があると判断されたときの前記ステージの位置に対応する二次元座標を、二次元座標情報として記憶する記憶手段とを備え、
前記記憶手段で記憶した前記二次元座標情報に基づいて、前記ステージの移動を制御する、
請求項１に記載のレーザスクライブ装置。
【請求項３】
透明絶縁基板上に積層された半導体光変換層および電極層にレーザスクライブ加工により前記半導体光変換層および前記電極層を除去した溝状のパターンを形成して、複数の太陽電池セルを形成するレーザスクライブ装置であって、
前記レーザスクライブ加工に用いるレーザ光を前記透明絶縁基板側から照射する第１のレーザ照射手段と、
前記パターンに、検査用のレーザ光を照射する第２のレーザ照射手段と、
前記パターンを通過した前記検査用のレーザ光を検出して当該パターンの欠陥の有無を判断する形状検査手段と、
前記パターンにより形成された単一の太陽電池セルに可視光を照射する光源と、
前記可視光を照射しながら、前記単一の太陽電池セルのダイオード特性を測定して、その測定結果と予め設定した正常な太陽電池セルのダイオード特性との比較に基づいてショート・リークの欠陥の有無を判断する電気特性検査手段と、
前記形状検査手段および前記電気特性検査手段により欠陥があると判断された前記太陽電池セルの前記パターンの欠陥箇所から異物を前記電極層側から除去する異物除去手段と、
前記異物除去手段により前記異物が除去された前記パターンの欠陥箇所を前記透明絶縁基板側から修復する修復手段と、
前記レーザスクライブ加工用のレーザ光のビームの中心と、前記検査用のレーザ光のビームの中心との間の距離を、前記第１のレーザ照射手段による前記レーザスクライブ加工の加工送りピッチのＮ（Ｎ：２以上の整数）倍にする制御を行う制御システムとを備える、
レーザスクライブ装置。
【請求項４】
前記修復手段は、
前記異物除去手段により前記異物が除去された前記太陽電池セルの前記パターンの欠陥箇所に、前記レーザスクライブ加工に用いるレーザ光を照射する前記レーザ照射手段を含む、
請求項１または請求項２に記載のレーザスクライブ装置。
【請求項５】
前記異物除去手段は、
前記異物に異物除去用のレーザ光を照射する、
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のレーザスクライブ装置。
【請求項６】
前記異物除去手段は、
前記異物にエアを吹き付ける、
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のレーザスクライブ装置。
【請求項７】
前記異物除去手段は、
前記異物にブラシを押し当てる、
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のレーザスクライブ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザスクライブ装置に関するものであって、特に太陽電池基板が備える太陽電池セルのパターンを形成するレーザスクライブ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
薄膜太陽電池の製造には、レーザ光を照射して被加工物の所望の箇所を飛散させることにより、薄膜太陽電池セルのパターンを形成するレーザスクライブ装置が用いられる。
【０００３】
特許文献１に記載のレーザスクライブ装置では、被加工物のレーザ加工面側に設けられた加工用レーザ発振器と反対側に、加工形状の寸法を測定するための測定用レーザ発振器を設けている。この発明では、加工用レーザ光をパルス照射することによって被加工物に加工形状（貫通穴）を形成し、その貫通穴を通過した測定用レーザ発振器からのレーザ光の光量を上述のパルスごとに測定する。そして、測定された光量が所定の光量になった時点で加工用レーザを停止する。こうして、貫通穴の径をレーザエネルギーでコントロールするのではなく、レーザ光の照射回数でコントロールしている。
【０００４】
特許文献２に記載のレーザスクライブ装置では、反射電極層を形成した後に薄膜太陽電池に逆バイアスを印加し、リークによって発熱した箇所から放射される赤外線を被測定面から検知することによりリーク箇所を判別する。そして、リーク箇所に対応する二次元座標を記録した後、リーク箇所にレーザ光を照射して欠陥箇所の修復を行う。こうして、光起電力素子の欠陥部分を検出して、欠陥箇所をマッピングし、欠陥修復する。
【０００５】
特許文献３に記載のレーザスクライブ方法においても、薄膜太陽電池に逆バイアスを印加し、リークによって発熱した箇所から放射される赤外線を検知してリーク箇所を判別する。
【０００６】
【特許文献１】特開昭５８−００６７８５号公報
【特許文献２】特許第３０９８９５０号公報
【特許文献３】特開２００２−２０３９７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の発明では、測定用レーザ光の光量の差異に基づく検査のみ行う。そのため、レーザ光量の差異だけでは確認できないような微小な残渣がある場合には、正確に欠陥検査を行うことができないという問題があった。
【０００８】
また、特許文献２に記載の発明では、欠陥検査をレーザスクライブ加工とは別の工程に組み込む必要があるため、製造工程が長くなる。また、製造工程が長くなると、薄膜太陽電池に異物が付着する可能性が大きくなるため、欠陥修復工程時に欠陥がさらに発生するという問題があった。さらに、欠陥修復において、欠陥箇所に異物が付着している場合には、仮にレーザスクライブ加工用のレーザ光を欠陥箇所に再度照射しても、欠陥箇所を修復できないという問題があった。
【０００９】
また、特許文献２および特許文献３に記載の発明では、薄膜太陽電池に逆バイアスを印加し、リークによって発熱した箇所から放射される赤外線を検知する。しかしながら、欠陥が非常に小さい場合には、欠陥箇所に逆バイアス電圧を印加しても赤外線を検出できるほどには充分に発熱しないため、正確に欠陥検査を行うことができないという問題があった。
【００１０】
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、レーザスクライブ加工と同時に、欠陥検査を正確に行い、かつ、欠陥箇所に異物が付着していても確実に欠陥修復可能なレーザスクライブ装置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】
【００１１】
本発明に係るレーザスクライブ装置は、透明絶縁基板上に積層された半導体光変換層および電極層にレーザスクライブ加工により前記半導体光変換層および前記電極層を除去した溝状のパターンを形成して、複数の太陽電池セルを形成するレーザスクライブ装置であって、前記レーザスクライブ加工に用いるレーザ光を前記透明絶縁基板側から照射するレーザ照射手段を備える。そして、前記パターンを通過した前記レーザ光を検出して当該パターンの欠陥の有無を判断する形状検査手段と、前記パターンにより形成された単一の太陽電池セルに可視光を照射する光源と、前記可視光を照射しながら、前記単一の太陽電池セルのダイオード特性を測定して、その測定結果と予め設定した正常な太陽電池セルのダイオード特性との比較に基づいてショート・リークの欠陥の有無を判断する電気特性検査手段とを備える。そして、前記形状検査手段および前記電気特性検査手段により欠陥があると判断された前記太陽電池セルの前記パターンの欠陥箇所から異物を前記電極層側から除去する異物除去手段と、前記異物除去手段により前記異物が除去された前記パターンの欠陥箇所を前記透明絶縁基板側から修復する修復手段とを備える。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のレーザスクライブ装置では、レーザスクライブ加工と欠陥検査と同時に行うことができるため、スループットの低下を防ぐことができる。また、欠陥検査では、形状検査に加えて電気特性検査を行うため、欠陥検査を正確に行うことができる。また、欠陥箇所に異物が付着している場合には、異物を除去した後に欠陥修復を行うため、確実に欠陥修復することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
＜実施の形態１＞
太陽光を直接電気エネルギーに変換することが可能な太陽電池は、その変換に伴うＣＯ2放出量が少ないことから、地球環境にやさしいクリーンな電気エネルギー製造装置として注目され、近年その需要が高まっている。現在、結晶シリコン（結晶Ｓｉ）基板を半導体光変換層に用いた結晶Ｓｉ太陽電池が主に供給されているが、結晶Ｓｉ基板の供給不足が、太陽電池の生産や価格に影響を及ぼす状況となっている。
【００１４】
そこで、結晶Ｓｉ基板の供給事情に影響されずに製造でき、かつ、低コスト化が図れる太陽電池として、半導体光変換層に非晶質シリコンを用いた薄膜太陽電池が開発されている。この非晶質シリコンには、例えば、半導体光変換層にアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）、あるいは、微結晶シリコン（μｃ−Ｓｉ）が用いられる。薄膜太陽電池は、１種類の半導体光変換層からなるシングルセル型以外に、他接合型あるいはタンデム型と呼ばれる各々別の光吸収波長を持つ複数種のセルを積層したものがある。
【００１５】
図１は、シングルセル型薄膜太陽電池を示す断面図である。なお、以下、薄膜太陽電池のことを薄膜太陽電池モジュールと記述する。図１に係る薄膜太陽電池モジュール１は、薄膜太陽電池基板２と、保護膜８と、取り出し電極９と、リード線１０とを備える。取り出し電極９は、薄膜太陽電池基板２端部の透明導電膜５に形成され、リード線１０は、取り出し電極９に接続して形成される。保護膜８は、破損や水分などにより生じる発電性能劣化を防止する膜であり、薄膜太陽電池モジュール１の製造工程終期に形成される。
【００１６】
図２は、薄膜太陽電池基板２を示す斜視図である。薄膜太陽電池基板２は、透明絶縁基板３と、透明絶縁基板３表面上に形成された薄膜太陽電池セル４とを備える。薄膜太陽電池セル４は、透明絶縁基板３表面上に順に積層された透明導電膜５、半導体光変換層６、反射電極層７を備える。半導体光変換層６には、例えば、上述したａ−Ｓｉ、あるいは、μｃ−Ｓｉが用いられる。半導体光変換層６および反射電極層７には、透明導電膜５まで達する溝状のパターン１１が形成される。本実施の形態に係る薄膜太陽電池セル４のパターン１１は、図２に示すライン状のパターンである。こうして、薄膜太陽電池セル４のパターン１１が形成されることにより、複数の薄膜太陽電池セル４が電気的に直列に連なって形成される。
【００１７】
薄膜太陽電池セル４のパターン１１を、半導体光変換層６および反射電極層７に形成する方法としては、力学的に研磨する方法、化学的にエッチングする方法、レーザを照射する方法がある。中でも、レーザを照射するレーザスクライブ加工が、パターン形成に一般的に用いられている。レーザスクライブ加工は、レーザ光を照射してその光エネルギーを半導体光変換層６に吸収させ、熱エネルギーに変換させて半導体光変換層６および反射電極層７を飛散させる方法である。
【００１８】
図１０は、レーザスクライブ加工を行うレーザスクライブ装置のうち、本発明に係るレーザスクライブ装置の前提となるレーザスクライブ装置の構成を示す模式的側面図である。図１０に係るレーザスクライブ装置は、第１のレーザ発振器１２と、反射ミラー１３と、集光レンズ１４と、ステージ１５とを備える。この図を用いて、レーザスクライブ加工により、薄膜太陽電池セル４のパターン１１を形成する動作を説明する。
【００１９】
まず、透明絶縁基板３上に予めパターニングされた透明導電膜５を形成し、その上に半導体光変換層６および反射電極層７を順に積層した薄膜太陽電池基板２を準備し、この薄膜太陽電池基板２をステージ１５上に設置する。図１０に係るレーザスクライブ装置は、第１のレーザ発振器１２からパルス照射する第１のレーザ光１６を、反射ミラー１３、集光レンズ１４を介して、透明絶縁基板３側から薄膜太陽電池基板２に照射する。そのパルスに同期させて、ステージ１５を一方向にステップ移動させる。そして、上述のパルス照射とステップ移動を繰り返す。
【００２０】
図１１は、第１のレーザ光１６の照射位置を示す平面図である。図１１には、第１のレーザ光１６のビームの形状（レーザ光形状）２８、レーザ光形状２８が重複するエリア２９、第１のレーザ光１６のビームの中心である第１のレーザ光中心３０、ステージ送り幅３１、ステージ移動方向３２が示されている。図１１に示すように、第１のレーザ光１６を第１のレーザ光中心３０に集光しているため、レーザ光形状２８は、円形状となっている。
【００２１】
ステージ送り幅３１は、レーザ光形状２８の直径よりも小さくする。このステージ送り幅３１で、ステージ１５を第１のレーザ光１６のパルスに同期させてステージ移動方向３２に移動させる。図１１では、移動後のレーザ光形状２８−１〜２８−３が現在に近い順に符号を付して示されている。このようにステージ１５を移動させると、レーザ光形状２８とレーザ光形状２８−１とはエリア２９で重複する。そのため、エリア２９では、第１のレーザ光１６が重複して照射される。他のエリア２９も同様に第１のレーザ光１６が重複して照射される。
【００２２】
第１のレーザ光１６を照射された部位の半導体光変換層６は、第１のレーザ光１６を吸収して蒸散し、反射電極層７とともに飛散する。こうして、図１０の破線で囲まれた部位が飛散する。図１２は、図２中のＡ部、つまり、レーザスクライブ加工後のライン状のパターン１１（コンタクトライン）を拡大した平面図である。図１１に示したように、図１０に係るレーザスクライブ装置は、薄膜太陽電池基板２をステージ１５によりステージ移動方向３２に移動させながら、第１のレーザ光１６を重ねて照射する。そのため、半導体光変換層６および反射電極層７に形成される薄膜太陽電池セル４のパターン１１は、図１２に示すように、弧を連ねたライン状のパターンとなる。このパターン１１は、弧と弧が繋がる部分に突起部３３を有する。以上により、半導体光変換層６および反射電極層７は分断され、複数の薄膜太陽電池セル４が直列に連なった薄膜太陽電池基板２を得ることができる。
【００２３】
次に、レーザスクライブ加工時に、反射電極層７上に異物が付着していた場合について説明する。図１３は、反射電極層７上に異物１７が仮に付着している場合のレーザスクライブ加工の様子を示す模式的側面図である。この図のように、レーザスクライブ加工すべき部位の反射電極層７上に異物１７が付着していると、第１のレーザ光１６を吸収した半導体光変換層６の蒸散が、異物１７により妨げられるため、十分に飛散することができない。
【００２４】
その結果、異物１７が付着している箇所では、半導体光変換層６および反射電極層７が残り、パターン１１の欠陥が生じる。このパターン欠陥により、隣り合う薄膜太陽電池セル４同士が繋がると、発電時のショートやリークによる発電不良の原因となる。この不良を修復するために、再度のレーザスクライブ加工を行うことが想定されるが、異物１７が付着したままでは、依然として良好なレーザスクライブ加工をすることができない。
【００２５】
そこで、本発明は、上述のレーザスクライブ加工と同時に、ショートやリークパスとなりうる薄膜太陽電池セル４のパターン１１の欠陥箇所を正確に検出し、かつ、確実に欠陥修復することが可能なレーザスクライブ装置を得ることを目的とする。以下、本実施の形態に係るレーザスクライブ装置について説明する。
【００２６】
図３は、本実施の形態に係るレーザスクライブ装置の構成を示す模式的側面図である。本実施の形態に係るレーザスクライブ装置は、レーザスクライブ加工により、太陽電池基板である薄膜太陽電池基板２が備える太陽電池セルである薄膜太陽電池セル４のパターン１１を形成する。なお、本実施の形態に係るレーザスクライブ装置は、薄膜太陽電池モジュール１であれば、シングルセル型にもタンデム型にも適用できるが、ここでは、一例としてシングルセル型の薄膜太陽電池モジュール１を形成する場合について説明する。図３に示すように、本実施の形態に係るレーザスクライブ装置は、第１のレーザ発振器１２と、反射ミラー１３と、集光レンズ１４と、ステージ１５と、レーザ光検出器１８と、欠陥位置記憶システム１９と、第２のレーザ発振器２０と、電気特性測定器２３と、プローブ２４と、光源２５と、カバー２６と、ステージ位置制御システム２７とを備える。
【００２７】
本実施の形態に係るレーザスクライブ装置は、レーザ照射手段である第１のレーザ発振器１２を備える。この第１のレーザ発振器１２は、レーザスクライブ加工に用いるレーザ光である第１のレーザ光１６を照射する。第１のレーザ発振器１２からの第１のレーザ光１６は、反射ミラー１３、集光レンズ１４を介して、透明絶縁基板３側から薄膜太陽電池基板２にパルス照射される。こうして透明絶縁基板３側から薄膜太陽電池基板２に照射された第１のレーザ光１６は、透明絶縁基板３および透明導電膜５を透過して、半導体光変換層６の一部に吸収されて、熱エネルギーに変換される。その熱エネルギーにより、第１のレーザ光１６を吸収した部位の半導体光変換層６の温度が上昇する。温度が沸点に達すると、その部位の半導体光変換層６が蒸散する。その半導体光変換層６が蒸散する際に、反射電極層７も同時に飛散する。
【００２８】
これと並行して、第１のレーザ発振器１２のパルスに同期させて、ステージ１５を一方向にステップ移動させる。このパルス照射とステップ移動を繰り返すことにより、薄膜太陽電池セル４のパターンを形成する。本実施の形態に係るパターンは、図２に係るライン状のパターン１１である。
【００２９】
本実施の形態に係るレーザスクライブ装置は、形状検査手段であるレーザ光検出器１８を備える。このレーザ光検出器１８は、薄膜太陽電池セル４のパターン１１を通過した第１のレーザ光１６を検出して、パターンの欠陥の有無を判断する。本実施の形態では、レーザ光検出器１８は、薄膜太陽電池基板２を挟んで第１のレーザ発振器１２と対面側に設置される。上述のレーザスクライブ加工により、半導体光変換層６および反射電極層７が飛散すると、第１のレーザ光１６は、薄膜太陽電池セル４のパターン１１を通過する。
【００３０】
仮に、反射電極層７上に異物１７が付着している場合には、半導体光変換層６の蒸散が異物１７により妨げられるため、異物１７が付着している部分の半導体光変換層６、反射電極層７は残る。ここで、半導体光変換層６、反射電極層７が残る状態としては、反射電極層７は飛散したが半導体光変換層６の一部が残る状態と、半導体光変換層６および反射電極層７のいずれも残る状態がある。
【００３１】
前者の半導体光変換層６のみ残る状態では、第１のレーザ光１６は、半導体光変換層６により一部吸収されるが、多くは半導体光変換層６を透過する。そのため、反射電極層７上に異物１７が付着し、パターン１１のうち半導体光変換層６に欠陥が生じた場合に、レーザ光検出器１８が検出する受光量は、その欠陥が生じていない場合とほとんど変わらない。
【００３２】
一方、後者の半導体光変換層６および反射電極層７のいずれも残る状態では、第１のレーザ光１６は、反射電極層７によって反射されるため、第１のレーザ光１６の光路の一部もしくは全光路を遮光される。そのため、第１のレーザ光１６は、薄膜太陽電池セル４のパターン１１を通過できず、薄膜太陽電池基板２を通過できない。そのため、反射電極層７上に異物１７が付着し、パターン１１のうち反射電極層７に欠陥が生じた場合に、レーザ光検出器１８が検出する受光量は、その欠陥が生じていない場合に比べて減少する。
【００３３】
そこで、本実施の形態に係るレーザ光検出器１８は、パターン１１を通過した第１のレーザ光１６の受光量を検出し、その受光量と予め設定した基準値と比較する。この比較により、薄膜太陽電池セル４に正常なパターン１１が形成されたかどうかを判別する。本実施の形態では、レーザ光検出器１８は、受光量が規定値に達さないと判別した場合には、レーザスクライブ加工が正常に成されず、パターン１１に欠陥が有ると判断する。レーザ光検出器１８において第１のレーザ光１６を検知できなかった場合、そのときのステージ１５の位置に対応する二次元座標は、後述する欠陥位置記憶システム１９に記憶される。
【００３４】
本実施の形態に係るレーザスクライブ装置は、電気特性検査手段である電気特性測定器２３を備える。この電気特性測定器２３は、薄膜太陽電池セル４のダイオード特性を測定してショート・リークの欠陥の有無を判断する。上述のレーザスクライブ加工により、半導体光変換層６および反射電極層７が分断されると、図２に示したように、透明導電膜５と反射電極層７が半導体光変換層６を挟んで電気的に繋がってなる薄膜太陽電池セル４が形成される。光源２５は、その薄膜太陽電池セル４に、可視光を照射する。カバー２６は、光源２５からの可視光を外部に漏らさないようにするために設けられている。それと並行して、薄膜太陽電池セル４の透明導電膜５に接続された取り出し電極９と電気特性測定器２３とをプローブ２４で繋ぎ、薄膜太陽電池セル４の反射電極層７と電気特性測定器２３とをプローブ２４で繋ぐ。
【００３５】
こうして、薄膜太陽電池セル４に、光源２５から可視光が照射されると、半導体光変換層６が可視光を吸収して発電し、透明導電膜５から反射電極層７へ電流が流れる。電気特性測定器２３は、プローブ２４を介して、その薄膜太陽電池セル４のダイオード特性を測定して正常なダイオード特性と比較する。そして、電気特性測定器２３は、その比較に基づいて、パターン１１の欠陥起因によるショート・リークの欠陥があるかどうかを判断する。図４は、パターン欠陥がない正常な薄膜太陽電池セル４のダイオード特性を示す図である。図５は、パターン欠陥があり、リークパスが生じている薄膜太陽電池セル４のダイオード特性を示す図である。本実施の形態に係る電気特性測定器２３は、図４に示すようなダイオード特性と略同一なダイオード特性が得られない場合に、リークパスがあると判断する。なお、図４のダイオード特性を規定する電圧値・電流値は、薄膜太陽電池セル４の特性に合わせて予め設定しておく。
【００３６】
本実施の形態に係るレーザスクライブ装置は、ステージ１５と、記憶手段である欠陥位置記憶システム１９とを備える。ステージ１５は、薄膜太陽電池セル４を備える薄膜太陽電池基板２を少なくとも２次元方向に移載可能である。欠陥位置記憶システム１９は、レーザ光検出器１８および電気特性測定器２３により欠陥があると判断されたときのステージ１５の位置に対応する二次元座標を、二次元座標情報として記憶する。本実施の形態に係るレーザスクライブ装置は、レーザ光検出器１８および電気特性測定器２３それぞれで欠陥があると判断されたときの二次元座標情報を、欠陥位置記憶システム１９に記憶し、全てのレーザスクライブ加工の終了後にその情報を比較し、解析する。
【００３７】
ここで、レーザ光検出器１８および電気特性測定器２３ともに欠陥があると判断された箇所には、第１のレーザ光を反射する反射電極層７のパターニング欠陥があると予測できる。また、レーザ光検出器１８で欠陥がないと判断し、かつ、電気特性測定器２３で欠陥があると判断された箇所には、第１のレーザ光を透過する半導体光変換層６のパターニング欠陥があると予測できる。このように、レーザ光検出器１８だけでは判別できないような微小なパターニング欠陥によるショート・リークが存在していた場合でも、電気特性測定器２３により判別することができる。つまり、レーザ光検出器１８のみの欠陥検査よりも高感度な欠陥検査が可能となる。また、レーザ光検出器１８で欠陥ありと判断し、かつ、電気特性測定器２３で欠陥がないと判断された箇所には、欠陥修復が必要ないと判断できる。これにより、不必要な修復作業を低減して、スループット向上を図ることができる。
【００３８】
ステージ位置制御システム２７は、上述の解析結果により、半導体光変換層６または反射電極層７にパターニング欠陥があると判断された二次元座標に対応する位置に、ステージ１５を移動させる。こうして、本実施の形態に係るレーザスクライブ装置は、欠陥位置記憶システム１９で記憶した二次元座標情報に基づいて、ステージ１５の移動を制御する。
【００３９】
本実施の形態に係るレーザスクライブ装置は異物除去手段を備える。本実施の形態に係る異物除去手段は、薄膜太陽電池基板２を挟んで第１のレーザ発振器１２と反対側に設けられた反射ミラー１３と、集光レンズ１４と、第２のレーザ発振器２０とを備える。上述のステージ１５の移動後、この異物除去手段は、透明絶縁基板３、透明導電膜５、半導体光変換層６、反射電極層７に吸収されにくく、かつ、反射電極層７上の異物１７を除去可能な波長を有する第２のレーザ光２１を第２のレーザ発振器２０から照射する。こうして、上述異物除去手段は、薄膜太陽電池基板２の反射電極層７側から、反射ミラー１３と、集光レンズ１４とを介して、異物１７に異物除去用のレーザ光である第２のレーザ光２１を照射する。これにより、上述の異物除去手段は、レーザ光検出器１８および電気特性測定器２３により欠陥があると判断された薄膜太陽電池セル４のパターン１１の欠陥箇所から異物１７を除去する。
【００４０】
本実施の形態に係るレーザスクライブ装置は修復手段を備える。本実施の形態に係る修復手段は、上述の異物除去手段により異物１７が除去された薄膜太陽電池セル４のパターン１１の欠陥箇所に、レーザスクライブ加工に用いる第１のレーザ光１６を照射する第１のレーザ発振器１２である。この第１のレーザ光１６により、第１のレーザ発振器１２は、上述の異物除去手段により異物１７が除去された薄膜太陽電池セル４のパターン１１の欠陥箇所を修復する。この欠陥修復は、上述の解析結果（欠陥が半導体光変換層６にあるのか、反射電極層７にあるのか）および、欠陥の大きさに応じて、第１のレーザ光１６の照射位置、形状を選択的に変更するものであってもよい。このようにすれば、高精度な修復を行うことができる。
【００４１】
欠陥修復を目的として照射された第１のレーザ光１６がパターン欠陥を修復すると、第１のレーザ光１６は、薄膜太陽電池セル４のパターン１１を通過する。本実施の形態に係るレーザスクライブ装置は、レーザ光検出器１８により、通過した第１のレーザ光１６を受光し、その受光量が上述の規定値に達した場合に、欠陥修復が完了したことを確認する。こうして、欠陥を修復すると、図４に示したダイオード特性が得られる。
【００４２】
以上のような本実施の形態に係るレーザスクライブ装置によれば、第１のレーザ発振器１２の第１のレーザ光１６を、レーザスクライブ加工と欠陥検出に併用するため、レーザスクライブ加工と欠陥検査を同時に行うことができる。そのため、スループットの低下を防ぐことができるとともに、異物１７が付着する可能性を低減できる。また、本実施の形態では、欠陥検査として、レーザ光検出器１８による形状検査と、電気特性測定器２３による電気特性検査とを行う。この電気特性検査は、形状検査では検出できなかった欠陥を検出できるため、欠陥検査を正確に行うことができる。さらに、薄膜太陽電池セル４のパターン１１の欠陥が、半導体光変換層６および反射電極層７のいずれにあるのかということも検査することができる。特に、今後、高効率化を図る上でより開発が活発化されると予想されるタンデム構造の薄膜太陽電池モジュール１の加工では、より多くの薄膜を積層してセルを構成しなければならず、欠陥要因もさらに複雑になることが予想されるため、この欠陥検出は有効である。また、本実施の形態に係る装置は、上述した異物除去手段により異物１７を除去した後に欠陥修復を行うため、確実に欠陥を修復することができる。
【００４３】
本実施の形態に係るレーザスクライブ装置は、欠陥位置記憶システム１９で記憶した二次元座標情報に基づいて、ステージ１５の移動を制御する。そのため、薄膜太陽電池基板２の位置を正確に制御することができる。
【００４４】
本実施の形態に係るレーザスクライブ装置は、第２のレーザ発振器２０からの異物除去用の第２のレーザ光２１を照射して異物１７を除去する。これにより、レーザスクライブ装置内のレーザ照射機構を活用して異物１７を除去できるため、装置構造の簡略化を図ることができる。
【００４５】
＜実施の形態２＞
図６は、本実施の形態に係るレーザスクライブ装置の構成を示す模式的側面図である。本実施の形態では、実施の形態１の構成に加えて、第３のレーザ発振器３４と、レーザ光間距離制御システム３６とをさらに備える。以下、本実施の形態に係るレーザスクライブ装置の構成のうち、実施の形態１と同一の構成については、同一の符号を付すものとし、新たに説明しない構成については、実施の形態１と同じであるものとする。
【００４６】
本実施の形態に係る第１のレーザ照射手段である第１のレーザ発振器１２は、レーザスクライブ加工に用いるレーザ光である第１のレーザ光１６を照射する。第２のレーザ照射手段である第３のレーザ発振器３４は、薄膜太陽電池セル４のパターン１１に、検査用のレーザ光である第３のレーザ光３５を照射する。本実施の形態に係るレーザスクライブ装置は、第１のレーザ光１６と、第３のレーザ光３５を略同一の方向から被加工物である薄膜太陽電池基板２に照射する。
【００４７】
形状検査手段であるレーザ光検出器１８は、薄膜太陽電池セル４のパターン１１を通過した第３のレーザ光３５を検出してパターンの欠陥の有無を判断する。このレーザ光検出器１８の動作は、第１のレーザ光１６の代わりに第３のレーザ光３５を検出する点以外は、実施の形態１で説明したレーザ光検出器１８と同じである。
【００４８】
制御システムであるレーザ光間距離制御システム３６は、第１のレーザ光１６のビームの中心と、第３のレーザ光３５の中心との間の距離を、第１のレーザ発振器１２によるレーザスクライブ加工の加工送りピッチであるステージ送り幅３１のＮ（Ｎ：２以上の整数）倍にする制御を行う。本実施の形態では、レーザ光間距離制御システム３６は、第１のレーザ光１６が照射される反射ミラー１３の角度と、第３のレーザ光３５が照射される反射ミラー１３の角度とを制御する。この制御により、レーザ光間距離制御システム３６は、第１のレーザ光１６および第３のレーザ光３５の光路を移動させて、第１のレーザ光１６のビームの中心と、第３のレーザ光３５のビームの中心との間の距離を制御する。
【００４９】
以下、本実施の形態に係るレーザスクライブ装置のレーザスクライブ加工用の第１のレーザ光１６と、形状検査用の第３のレーザ光３５との照射位置関係について説明する。図７は、図６中のＢ部に相当する部位、つまり、第１のレーザ光１６および第３のレーザ光３５が照射される部位を拡大した斜視図である。図７には、上述の半導体光変換層６および反射電極層７からなる積層膜３７、第３のレーザ光３５のビームの中心である第３のレーザ光中心３８、第１のレーザ光中心３０と第３のレーザ光中心３８との間の距離であるレーザ光間距離３９が示されている。なお、第３のレーザ光３５は、第３のレーザ光中心３８に集光されているため、その形状は円形状となっている。
【００５０】
第１のレーザ光中心３０と、第３のレーザ光中心３８は、ステージ移動方向３２に対して平行で、かつ、第３のレーザ光中心３８が第１のレーザ光中心３０よりもステージ移動方向３２の前方になるように配置する。第１のレーザ光中心３０と、第３のレーザ光中心３８とが重なり合うのを防ぐため、レーザ光間距離制御システム３６は、第１のレーザ光１６が照射される反射ミラー１３の角度と、第３のレーザ光３５が照射される反射ミラー１３の角度とを制御して、レーザ光間距離３９を、ステージ送り幅３１のＮ倍と等しくなるように制御する。本実施の形態に係るレーザ光間距離制御システム３６は、図７に示すように、レーザ光間距離３９を、ステージ送り幅３１の２倍と等しくする制御を行う。第１のレーザ発振器１２の照射パルスが、第３のレーザ発振器３４の照射パルスと等しくなるように制御することにより、第３のレーザ光３５は、先に照射された第１のレーザ光１６と全く同じ位置に追従して照射される。
【００５１】
本実施の形態に係るレーザスクライブ装置は、レーザ光間距離制御システム３６により、第１のレーザ光中心３０と、第３のレーザ光中心３８を以上のような位置関係にする。そのため、第１のレーザ光１６が重なって照射されることにより生じる加工ラインの突起部３３による第３のレーザ光３５の遮光を防ぐ。これにより、突起部３３を欠陥として誤認することを防ぐことができる。また、このように、レーザスクライブ加工用の第１のレーザ光１６と、形状検査用の第３のレーザ光３５とを別々に用いるため、それぞれのレーザ光強度をそれぞれの用途に最適な強度に調整することができる。また、第１のレーザ光１６によるレーザスクライブ加工と、第３のレーザ光３５による形状検査とを、略同時に行うため、スループットの低下を防ぐことができるとともに、異物１７が付着する可能性を低減できる。また、本実施の形態では、欠陥検査として、第３のレーザ光検出器１８による形状検査と、電気特性測定器２３による電気特性検査とを行う。この電気特性検査は、形状検査では検出できなかった欠陥を検出できるため、欠陥検査を正確に行うことができる。さらに、薄膜太陽電池セル４のパターン１１の欠陥が、半導体光変換層６および反射電極層７のいずれにあるのかということも検査することができる。また、本実施の形態に係る装置は、上述した異物除去手段により異物１７を除去した後に欠陥修復を行うため、確実に欠陥を修復することができる。
【００５２】
なお、第３のレーザ光３５の形状の径を、第１のレーザ光１６の形状の径よりも大きくすれば、欠陥が発生しやすい加工ラインエッジ部の検出感度を高くすることができる。
【００５３】
本実施の形態に係るレーザスクライブ装置は、欠陥位置記憶システム１９で記憶した二次元座標情報に基づいて、ステージ１５の移動を制御する。そのため、薄膜太陽電池基板２の位置を正確に制御することができる。
【００５４】
＜実施の形態３＞
図８は、本実施の形態に係るレーザスクライブ装置の構成を示す模式的側面図である。本実施の形態に係るレーザスクライブ装置が備える異物除去手段は、実施の形態１および実施の形態２と異なり、エアナイフ４０と、エアナイフ制御システム４１とを備える。以下、本実施の形態に係るレーザスクライブ装置の構成のうち、実施の形態２と同一の構成については、同一の符号を付すものとし、新たに説明しない構成については、実施の形態２と同じであるものとする。
【００５５】
本実施の形態では、上述の異物除去手段は、薄膜太陽電池基板２の反射電極層７側に設置したエアナイフ４０により、異物１７にエア、例えば、窒素エアを吹き付ける。エアナイフ制御システム４１は、異物１７に対するエアナイフ４０の窒素エアの吹き付けのＯＮ／ＯＦＦ、および、吹き付けの強度を制御する。そして、上述の異物除去手段は、欠陥があると判断された薄膜太陽電池セル４のパターン１１の欠陥箇所に、エアナイフ制御システム４１によりエアナイフ４０を走査させる。そして、エアナイフ制御システム４１により、エアナイフ４０から窒素エアを吹き付け、風圧で異物１７を除去する。
【００５６】
以上のような本実施の形態に係るレーザスクライブ装置によれば、実施の形態２と同様の効果を得ることができる。また、異物１７をエアナイフ４０により除去するため、薄膜太陽電池基板２に非接触で異物１７を除去することができる。なお、イオナイザを通過させて防塵効果を高めた窒素エアをエアナイフ４０から異物１７に吹き付ける構成にすれば、薄膜太陽電池基板２の帯電も防ぐことができる。
【００５７】
＜実施の形態４＞
図９は、本実施の形態に係るレーザスクライブ装置の構成を示す模式的側面図である。本実施の形態に係るレーザスクライブ装置が備える異物除去手段は、ブラシ４２と、ブラシ制御システム４３とを備える。以下、本実施の形態に係るレーザスクライブ装置の構成のうち、実施の形態２と同一の構成については、同一の符号を付すものとし、新たに説明しない構成については、実施の形態２と同じであるものとする。
【００５８】
本実施の形態では、上述の異物除去手段は、異物１７を、薄膜太陽電池基板２の反射電極層７側に設置したブラシ４２を押し当てる。ブラシ制御システム４３は、薄膜太陽電池基板２に対するブラシ４２の押し当て強度、および、ブラシ回転数を制御する。そして、上述の異物除去手段は、欠陥があると判断された薄膜太陽電池セル４のパターン１１の欠陥箇所に、ブラシ制御システム４３によりブラシ４２を走査させる。そして、ブラシ制御システム４３により、ブラシ４２を棒軸を中心に回転させながら薄膜太陽電池基板２に押し当てて、異物１７を除去する。
【００５９】
以上のような本実施の形態に係るレーザスクライブ装置によれば、実施の形態２と同様の効果を得ることができる。また、異物１７をブラシ４２により除去するため、薄膜太陽電池基板２に強固に付着した異物１７も除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】実施の形態１に係るレーザスクライブ装置で製造される薄膜太陽電池モジュールの構成を示す断面図である。
【図２】実施の形態１に係るレーザスクライブ装置で加工される薄膜太陽電池基板の構成を示す斜視図である。
【図３】実施の形態１に係るレーザスクライブ装置の構成を示す模式的側面図である。
【図４】実施の形態１に係るレーザスクライブ装置で形成される薄膜太陽電池セルのダイオード特性を示す図である。
【図５】実施の形態１に係るレーザスクライブ装置で形成される薄膜太陽電池セルの修復前のダイオード特性を示す図である。
【図６】実施の形態２に係るレーザスクライブ装置の構成を示す模式的側面図である。
【図７】実施の形態２に係るレーザスクライブ装置の構成を示す斜視図である。
【図８】実施の形態３に係るレーザスクライブ装置の構成を示す模式的側面図である。
【図９】実施の形態４に係るレーザスクライブ装置の構成を示す模式的側面図である。
【図１０】本発明に係るレーザスクライブ装置の前提となる装置の構成を示す模式的側面図である。
【図１１】本発明に係るレーザスクライブ装置の前提となる装置の動作を示す平面図である。
【図１２】本発明に係るレーザスクライブ装置の前提となる装置の動作を示す平面図である。
【図１３】本発明に係るレーザスクライブ装置の前提となる装置の動作を示す模式的側面図である。
【符号の説明】
【００６１】
１  薄膜太陽電池モジュール、２  薄膜太陽電池基板、３  透明絶縁基板、４  薄膜太陽電池セル、５  透明導電膜、６  半導体光変換層、７  反射電極層、８  保護膜、９  取り出し電極、１０  リード線、１１  パターン、１２  第１のレーザ発振器、１３  反射ミラー、１４  集光レンズ、１５  ステージ、１６  第１のレーザ光、１７  異物、１８  レーザ光検出器、１９  欠陥位置記憶システム、２０  第２のレーザ発振器、２１  第２のレーザ光、２３  電気特性測定器、２４  プローブ、２５  光源、２６  カバー、２７  ステージ位置制御システム、２８，２８−１〜２８−３  レーザ光形状、２９  エリア、３０  第１のレーザ光中心、３１  ステージ送り幅、３２  ステージ移動方向、３３  突起部、３４  第３のレーザ発振器、３５  第３のレーザ光、３６  レーザ光間距離制御システム、３７  積層膜、３８  第３のレーザ光中心、３９  レーザ光間距離、４０  エアナイフ、４１  エアナイフ制御システム、４２  ブラシ、４３  ブラシ制御システム。
【図１】
0005202026.tif 000002
【図２】
0005202026.tif 000003
【図３】
0005202026.tif 000004
【図４】
0005202026.tif 000005
【図５】
0005202026.tif 000006
【図６】
0005202026.tif 000007
【図７】
0005202026.tif 000008
【図８】
0005202026.tif 000009
【図９】
0005202026.tif 000010
【図１０】
0005202026.tif 000011
【図１１】
0005202026.tif 000012
【図１２】
0005202026.tif 000013
【図１３】
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