JP2002231986A - Method for manufacturing integrated thin film solar battery - Google Patents
Method for manufacturing integrated thin film solar batteryInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、基板上に第１の電
極膜、半導体膜、第２の電極膜を順次積層してなる単位
セルを複数個直列接続した集積型薄膜太陽電池を製造す
る方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention manufactures an integrated thin-film solar cell in which a plurality of unit cells, which are formed by sequentially laminating a first electrode film, a semiconductor film, and a second electrode film on a substrate, are connected in series. It is about the method.
【０００２】[0002]
【従来の技術】一般に、薄膜太陽電池は、透明電極膜と
裏面電極膜とで半導体膜を挟んだ構造を有し、透明電極
膜側から入射する光のエネルギーを半導体膜において電
気エネルギーに変換する。上記透明電極膜は、ＳｎＯ２
(酸化錫)、ＩＴＯ（インジウム・錫酸化物）またはＺ
ｎＯ（酸化亜鉛）等からなる透明導電膜によって形成さ
れ、また、裏面電極膜は、電気抵抗の低いＡｌ、Ａｇ、
Ｍｏ等の金属で形成される。2. Description of the Related Art Generally, a thin film solar cell has a structure in which a semiconductor film is sandwiched between a transparent electrode film and a back electrode film, and converts the energy of light incident from the transparent electrode film side into electric energy in the semiconductor film. . The transparent electrode film is made of SnO2
(Tin oxide), ITO (indium tin oxide) or Z
The back electrode film is formed of a transparent conductive film made of nO (zinc oxide) or the like.
It is formed of a metal such as Mo.
【０００３】上記透明電極膜の電気抵抗率は、金属から
なる裏面電極膜よりも２桁程大きく、例えば、約５×１
０-4Ω・ｃｍである。したがって、半導体膜で発生した
電流が透明電極を流れる間に電力の損失を生じ、この損
失は、透明電極膜の面積が大きくなる程顕著になる。The electrical resistivity of the transparent electrode film is about two orders of magnitude higher than that of the back electrode film made of metal, for example, about 5 × 1.
0 −4 Ω · cm. Therefore, a power loss occurs while the current generated in the semiconductor film flows through the transparent electrode, and the loss becomes more remarkable as the area of the transparent electrode film increases.
【０００４】そこで、基板上に第１の電極膜、半導体
膜、第２の電極膜を順次積層してなる単位セルを複数個
直列接続した集積型薄膜太陽電池が提案されている。こ
の集積型の薄膜太陽電池によれば、透明電極膜が分断さ
れるので、この透明電極による電力の損失を低減するこ
とができる。Therefore, an integrated thin-film solar cell has been proposed in which a plurality of unit cells in which a first electrode film, a semiconductor film, and a second electrode film are sequentially laminated on a substrate are connected in series. According to this integrated thin-film solar cell, since the transparent electrode film is divided, power loss due to the transparent electrode can be reduced.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】上記集積型薄膜太陽電
池を製造する過程には、基板上に第１の電極膜、半導体
膜、第２の電極膜を順次積層した後、レーザビームをこ
れらの膜に照射して開溝を設け、これによって、直列接
続された複数の単位セルを形成する工程が含まれる。上
記開溝は、レーザスクライブ方法によって形成される。
すなわち、レーザビームの照射位置を固定して上記電池
体を移動するか、該電池体を固定してレーザビームを移
動することによって形成される。In the process of manufacturing the above-mentioned integrated thin-film solar cell, a first electrode film, a semiconductor film, and a second electrode film are sequentially laminated on a substrate, and then a laser beam is applied thereto. A step of irradiating the film to form a groove and thereby form a plurality of unit cells connected in series is included. The grooves are formed by a laser scribe method.
That is, it is formed by fixing the irradiation position of the laser beam and moving the battery body, or by fixing the battery body and moving the laser beam.
【０００６】このレーザビームによる開溝には、高エネ
ルギを必要とするため、一般に、パルス状のレーザビー
ムで膜面を断続的に照射する方法が採用される。しか
し、従来は、適用するレーザビームのパルス幅が大きい
ため、特に第２の電極（裏面電極）膜に開溝を設けて各
単位セルの独立と、これらのセルの直列接続を実現する
工程において、下側の第１の電極（透明電極）まで該レ
ーザビームのエネルギーが及び、その結果、裏面電極膜
と透明電極膜との間の電気抵抗がいわゆるアブレーショ
ン蒸着の影響で低下するという問題を生じる。Since high energy is required for the groove by the laser beam, a method of intermittently irradiating the film surface with a pulsed laser beam is employed. However, conventionally, since the pulse width of the laser beam to be applied is large, in particular, in the step of providing an opening in the second electrode (backside electrode) film to realize the independence of each unit cell and the series connection of these cells. , The energy of the laser beam extends to the lower first electrode (transparent electrode), and as a result, there arises a problem that the electrical resistance between the back electrode film and the transparent electrode film is reduced by the influence of so-called ablation deposition. .
【０００７】すなわち、透明電極膜に作用するレーザビ
ームのエネルギーによって、該透明電極膜を構成する物
質が原子状、分子状およびクラスター状(凝集体)に分解
した状態で飛ばされ、この飛ばされた物質が上記両電極
間に付着して上記電気抵抗の低下を招くという不都合を
生じる。[0007] That is, due to the energy of the laser beam acting on the transparent electrode film, the material constituting the transparent electrode film is blown in a state of being decomposed into atomic, molecular, and cluster forms (aggregates), and is blown. There is a disadvantage that a substance adheres between the two electrodes to cause a reduction in the electric resistance.
【０００８】一方、従来においては、エネルギ分布がガ
ウス分布状であるレーザビーム、つまり、エネルギーが
半径方向に減衰するレーザビームを集光して照射してい
るので、そのビームの中心部分で膜を除去できても、周
辺部では膜除去に必要なエネルギスレショルド(加工対
象材料にエネルギを加えるとき、物質が融点以上に達し
て融解し、更に沸点以上に達して蒸発除去され始める時
のエネルギ密度）が得られず、その結果、所定幅の溝が
加工できないという問題や、ビームの広がりのために、
加工部周辺に熱的悪影響を与える等の問題も生じる。On the other hand, in the prior art, a laser beam having an energy distribution of Gaussian distribution, that is, a laser beam whose energy attenuates in the radial direction is condensed and irradiated. Even if it can be removed, the energy threshold required for film removal in the peripheral part (energy density when the substance reaches the melting point or more and melts when applying energy to the material to be processed, and reaches the boiling point or more and begins to be evaporated and removed) Is not obtained, and as a result, a problem that a groove of a predetermined width cannot be processed, and a beam spread,
Problems such as adversely affecting the heat in the vicinity of the processed portion also occur.
【０００９】本発明は、このような状況に鑑みてなされ
たものであり、第１の電極膜と第２の電極膜間の電気的
絶縁不良を防止することができる集積型薄膜太陽電池の
製造方法を提供することを目的としている。The present invention has been made in view of such a situation, and is intended to manufacture an integrated thin-film solar cell capable of preventing poor electrical insulation between a first electrode film and a second electrode film. It is intended to provide a way.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】第1の発明は、基板上に
第１の電極膜、半導体膜、第２の電極膜を順次積層して
なる単位セルを複数個直列接続した集積型薄膜太陽電池
を製造する過程において、単パルス高繰り返しレーザビ
ームを前記薄膜太陽電池に照射しながら、前記レーザビ
ームと前記薄膜太陽電池とを相対移動して、前記第２の
電極膜および半導体膜を除去するための開溝を設ける
際、前記レーザビームとして、パルス幅が２０ｎｓ以下
でかつ強度分布のエッジ立ち上り幅が７μｍ以下である
レーザビームを使用することを特徴としている。According to a first aspect of the present invention, there is provided an integrated thin-film solar cell in which a plurality of unit cells formed by sequentially laminating a first electrode film, a semiconductor film, and a second electrode film on a substrate are connected in series. In the process of manufacturing the battery, while irradiating the thin-film solar cell with a single-pulse high-repetition rate laser beam, the laser beam and the thin-film solar cell are relatively moved to remove the second electrode film and the semiconductor film. When the groove is provided, a laser beam having a pulse width of 20 ns or less and an edge rising width of the intensity distribution of 7 μm or less is used as the laser beam.
【００１１】第２の発明は、上記発明において、前記パ
ルス幅が１０ｎｓ以下でかつ前記エッジ立ち上り幅が５
μｍ以下であることを特徴としている。また、第３の発
明は、上記各発明において、前記レーザビームが、波長
が４００〜６５０ｎｍの可視光であることを特徴として
いる。In a second aspect based on the above aspect, the pulse width is 10 ns or less and the edge rising width is 5 ns.
μm or less. A third invention is characterized in that, in each of the above inventions, the laser beam is visible light having a wavelength of 400 to 650 nm.
【００１２】第４の発明は、上記の各発明において、前
記レーザビームの発生源として、ＹＡＧレーザ、ＹＶＯ
レーザ、ＹＬＦレーザを使用することを特徴としてい
る。According to a fourth aspect of the present invention, in each of the above aspects, a YAG laser, a YVO laser,
It is characterized by using a laser and a YLF laser.
【００１３】[0013]
【発明の実施の形態】まず、集積型薄膜太陽電池の製造
手順を図１を参照しながら説明する。 （１）図１（ａ）に示すように、電気絶縁性の基板１上
に第１の電極膜２を形成する。 （２）第１の電極膜２にレーザビームを投射して、該電
極膜２に開溝Ａを形成する。 （３）図１（ｂ）に示すように、上記開溝Ａを有する第
１の電極膜２上に非晶質シリコンや微結晶質シリコン等
からなるＰＩＮ構造の半導体膜３を形成する。 （４）半導体膜３にレーザビームを投射して、この半導
体膜に開溝Ｂを形成する。 （５）図１（ｃ）に示すように、上記開溝Ｂを有する半
導体膜３上に第２の電極膜４を形成する。 （６）第２の電極膜４にレーザビームを投射して、第２
の電極膜４および半導体膜３が除去されたを開溝Ｃを形
成する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First, a manufacturing procedure of an integrated thin-film solar cell will be described with reference to FIG. (1) As shown in FIG. 1A, a first electrode film 2 is formed on an electrically insulating substrate 1. (2) A laser beam is projected on the first electrode film 2 to form a groove A in the electrode film 2. (3) As shown in FIG. 1B, a semiconductor film 3 having a PIN structure made of amorphous silicon, microcrystalline silicon, or the like is formed on the first electrode film 2 having the groove A. (4) A laser beam is projected on the semiconductor film 3 to form an opening B in the semiconductor film. (5) As shown in FIG. 1C, a second electrode film 4 is formed on the semiconductor film 3 having the groove B. (6) By projecting a laser beam on the second electrode film 4,
After the electrode film 4 and the semiconductor film 3 are removed, a groove C is formed.
【００１４】上記の手順により製造される集積型薄膜太
陽電池においては、図１（ｃ）に示すように、第１の電
極膜２、半導体膜３、第２の電極膜４を順次積層してな
る単位セル５が上記溝Ａ，Ｂ，Ｃを含む接続部５ａを介
して複数個直列接続されることになる。In the integrated thin-film solar cell manufactured by the above procedure, as shown in FIG. 1C, a first electrode film 2, a semiconductor film 3, and a second electrode film 4 are sequentially laminated. A plurality of unit cells 5 are connected in series via the connecting portions 5a including the grooves A, B, and C.
【００１５】ところで、上記集積型薄膜太陽電池におい
ては、特に溝Ｃの単位セル５側の面、つまり、図１
（ｃ）に示す溝Ｃの右方内側面におけるレーザ加工の良
否がその性能に大きな影響を与える。すなわち、上記溝
Ｃを形成するために照射されるレーザビームには、短パ
ルス高繰り返しレーザビームを使用するが、このレーザ
ビームのパルス幅が大きい場合には、レーザビームの１
ショット毎の照射時間が長くなるので、第１の電極膜２
までレーザビームのエネルギーが及ぶことになる。In the integrated thin-film solar cell, the surface of the groove C on the unit cell 5 side, that is, FIG.
The quality of the laser processing on the right inner surface of the groove C shown in (c) greatly affects the performance. That is, a short pulse high repetition laser beam is used as a laser beam irradiated to form the groove C. When the pulse width of the laser beam is large, one laser beam is used.
Since the irradiation time for each shot becomes longer, the first electrode film 2
Up to the energy of the laser beam.
【００１６】この場合、第１の電極膜２の成分が分解し
た状態で飛散して、該第１の電極膜２と第２の電極膜４
との間に付着（前述したアブレーション蒸着）するとい
う現象が生じる。この現象は、第１の電極膜２と第２の
電極膜４との間の電気抵抗を著しく低下させるので、集
積型薄膜太陽電池の性能低下を招く要因になる。In this case, the components of the first electrode film 2 scatter in a decomposed state, and the first electrode film 2 and the second electrode film 4
And a phenomenon of adhesion (ablation deposition described above) occurs. This phenomenon significantly lowers the electric resistance between the first electrode film 2 and the second electrode film 4 and thus causes a reduction in the performance of the integrated thin-film solar cell.
【００１７】一方、上記レーザビームのエネルギ分布が
ガウス分布状である場合には、該レーザビームの広がり
のために、上記溝Ｃの周辺にもレーザビームが照射され
ることになる。この場合、溝Ｃの右方側近に位置した半
導体膜３の電気抵抗が加熱によって低下する。そして、
これは、第１の電極膜２と第２の電極膜４間の電気抵抗
を低下させるので、集積型薄膜太陽電池の性能低下を招
く要因になる。それ故、上記溝Ｃをレーザビームによっ
て形成する場合には、該レーザビームのパルス幅および
強度分布のエッジの立ち上り幅に留意する必要がある。On the other hand, when the energy distribution of the laser beam is Gaussian, the periphery of the groove C is also irradiated with the laser beam due to the spread of the laser beam. In this case, the electric resistance of the semiconductor film 3 located near the right side of the groove C is reduced by heating. And
This lowers the electrical resistance between the first electrode film 2 and the second electrode film 4 and thus causes a reduction in the performance of the integrated thin-film solar cell. Therefore, when forming the groove C with a laser beam, it is necessary to pay attention to the pulse width of the laser beam and the rising width of the edge of the intensity distribution.
【００１８】図２には、上記レーザビームのパルス幅
と、第１の電極膜２と第２の電極膜４間の絶縁抵抗値と
の関係が例示され、また、図３には、上記レーザビーム
の強度分布のエッジの立ち上り幅と、第１の電極膜２と
第２の電極膜４間の絶縁抵抗値との関係が例示されてい
る。なお、これらの関係は、いずれも実験によって得た
ものである。これらの実験結果によると、上記溝Ｃを加
工するレーザビームは、パルス幅が２０ｎｓ以下で、か
つ、強度分布のエッジの立ち上り幅が７μｍ以下である
ことが望ましい。FIG. 2 illustrates the relationship between the pulse width of the laser beam and the insulation resistance between the first electrode film 2 and the second electrode film 4, and FIG. The relationship between the rising width of the edge of the beam intensity distribution and the insulation resistance between the first electrode film 2 and the second electrode film 4 is illustrated. These relationships are all obtained by experiments. According to these experimental results, it is desirable that the laser beam for processing the groove C has a pulse width of 20 ns or less and a rising width of an edge of the intensity distribution of 7 μm or less.
【００１９】図４は、上記条件を満たすレーザビームを
得るためのレーザビーム照射装置の構成の一例を概念的
に示している。このレーザビーム照射装置は、レーザビ
ーム１１を出射するレーザ１０と、このレーザビーム１
１の強度分布等を調整する光学系２０とを備えている。
レーザ１０は、パルス幅が２０ｎｓ以下で、かつ、波長
が４００〜６５０ｎｍの可視光域のレーザビーム１１を
発生する短パルス高繰り返しレーザであり、たとえば、
ＹＡＧレーザ、ＹＶＯレーザ、ＹＬＦレーザ等が適用さ
れる。FIG. 4 conceptually shows an example of the configuration of a laser beam irradiation apparatus for obtaining a laser beam satisfying the above conditions. The laser beam irradiation apparatus includes a laser 10 for emitting a laser beam 11 and a laser beam 1
1 for adjusting the intensity distribution and the like.
The laser 10 is a short-pulse high-repetition laser that generates a laser beam 11 having a pulse width of 20 ns or less and a wavelength of 400 to 650 nm in a visible light range.
A YAG laser, a YVO laser, a YLF laser, or the like is applied.
【００２０】光学系２０は、上記レーザビーム１１のビ
ームエネルギー強度の分布特性を図５に示すような分布
特性、つまり、ビームのエッジの立ち上り幅Ｗが７μｍ
以下である分布特性に調整するものであり、レーザ１０
から出射した円形断面のレーザビーム１１を拡大する凹
レンズ２２、この凹レンズ２２で拡大されたビームを平
行ビームにする凸レンズ２３、上記平行ビームの周縁部
を遮って矩形状断面のビームを得るマスク２４、マスク
２４を通過したビームを反射するミラー２５、および、
このミラー２５で反射されたビームを集光する対物レン
ズ２６とを備えている。The optical system 20 has a distribution characteristic of the beam energy intensity of the laser beam 11 as shown in FIG. 5, that is, the rising width W of the beam edge is 7 μm.
The following distribution characteristics are adjusted.
A concave lens 22 for enlarging the laser beam 11 having a circular cross section emitted from the lens, a convex lens 23 for converting the beam expanded by the concave lens 22 into a parallel beam, a mask 24 for blocking a peripheral portion of the parallel beam to obtain a beam having a rectangular cross section, A mirror 25 for reflecting the beam passing through the mask 24, and
An objective lens 26 for condensing the beam reflected by the mirror 25 is provided.
【００２１】この光学系２０から出射されるレーザビー
ム２１は、パルス幅が２０ｎｓ以下で、かつ、強度分布
のエッジの立ち上り幅が７μｍ以下である。そして、こ
のレーザビーム２１の照射範囲は、図６に示すような矩
形状となる。なお、図５に示した強度分布は、図６のＡ
−Ａ線上におけるものである。The laser beam 21 emitted from the optical system 20 has a pulse width of 20 ns or less and a rising width of an edge of the intensity distribution of 7 μm or less. The irradiation area of the laser beam 21 has a rectangular shape as shown in FIG. Note that the intensity distribution shown in FIG.
-On the A line.
【００２２】本発明の実施形態では、上記溝Ｃを上記レ
ーザビーム２１によって形成する。溝Ｃのレーザ加工
は、図１（ｂ）に示す半導体膜３上および溝Ｂ内に第２
電極膜４が形成された後に実行される。すなわち、図６
に示すレーザビーム２１の右縁端を図５に示す加工領域
の右縁端に位置させた状態で、被加工物（製造過程にあ
る集積型薄膜太陽電池）とレーザビーム２１とを図５の
紙面に垂直な方向（図６おける矢印方向）に相対移動さ
せる。In the embodiment of the present invention, the groove C is formed by the laser beam 21. Laser processing of the groove C is performed on the semiconductor film 3 and the groove B shown in FIG.
This is performed after the electrode film 4 is formed. That is, FIG.
With the right edge of the laser beam 21 shown in FIG. 5 positioned at the right edge of the processing area shown in FIG. 5, the workpiece (integrated thin film solar cell in the manufacturing process) and the laser beam 21 are connected to each other in FIG. It is relatively moved in a direction perpendicular to the paper (the direction of the arrow in FIG. 6).
【００２３】上記レーザビーム２１は、レーザ１０から
出射した短パルス繰り返しレーザビーム１１に基づいて
得たものであるから、加工対象膜（第２の電極膜４およ
び半導体膜３）を間欠的に照射する。このため、上記相
対移動の速度は、加工領域にレーザビーム２１の不照射
部位が存在しないように、かつ、該加工領域に加工対象
膜の除去に必要十分なエネルギーが加えられるように適
宜設定する必要がある。Since the laser beam 21 is obtained based on the short pulse repetitive laser beam 11 emitted from the laser 10, the film to be processed (the second electrode film 4 and the semiconductor film 3) is intermittently irradiated. I do. For this reason, the speed of the relative movement is appropriately set so that a non-irradiated portion of the laser beam 21 does not exist in the processing region and energy sufficient for removing the processing target film is applied to the processing region. There is a need.
【００２４】そこで、この実施形態では、ある照射タイ
ミングでのレーザビーム２１の照射範囲（図６の実線参
照）の半部に次の照射タイミングでのレーザビーム２１
の照射範囲（図６の鎖線参照）の半部が重複するように
上記相対移動速度を設定している。上記相対移動速度を
このように設定した場合には、連続する加工領域全体が
レーザビーム２１によって２回照射されることになる。
なお、この照射回数は、レーザのエネルギーあるいは、
裏面電極および半導体層の膜厚に応じて適宜変える必要
がある。Therefore, in this embodiment, the laser beam 21 at the next irradiation timing is placed at a half of the irradiation range of the laser beam 21 at a certain irradiation timing (see the solid line in FIG. 6).
Are set so that half of the irradiation range (see the chain line in FIG. 6) overlap. When the relative moving speed is set as described above, the entire continuous processing area is irradiated twice with the laser beam 21.
In addition, this irradiation frequency is determined by the energy of the laser or
It is necessary to change the thickness appropriately according to the thickness of the back electrode and the semiconductor layer.
【００２５】上記したように、この実施形態によれば、
パルス幅が２０ｎｓ以下で、かつ、強度分布のエッジの
立ち上り幅が７μｍ以下であるレーザビーム２１によっ
て上記溝Ｃを加工するので、単位セル５における第１の
電極膜２と第２の電極膜４間の絶縁抵抗が十分高く維持
される。As described above, according to this embodiment,
Since the groove C is processed by the laser beam 21 having a pulse width of 20 ns or less and a rising width of an edge of the intensity distribution of 7 μm or less, the first electrode film 2 and the second electrode film 4 in the unit cell 5 are processed. The insulation resistance between them is kept sufficiently high.
【００２６】すなわち、パルス幅が２０ｎｓのレーザビ
ーム２１を使用した場合には、第１の電極膜２までレー
ザビーム２１のエネルギーが強く及ぶことが無いので、
第１の電極膜２の成分の飛散による上記各電極膜２，４
間の絶縁抵抗の低下が抑制される。また、強度分布のエ
ッジの立ち上り幅が７μｍ以下であるレーザビーム２１
を使用した場合には、加工領域の周辺へのレーザビーム
の照射量が激減するので、単位セル５の溝Ｃ側に位置し
た半導体膜３の電気抵抗の低下を抑制して、該単位セル
５における第１の電極膜２と第２の電極膜４間に高い絶
縁抵抗をもたせることができる。それ故、この実施形態
によれば、光電変換効率の高い集積型薄膜太陽電池を製
造することが可能になる。That is, when the laser beam 21 having a pulse width of 20 ns is used, the energy of the laser beam 21 does not reach the first electrode film 2 strongly.
Each of the above electrode films 2 and 4 due to scattering of the components of the first electrode film 2
A decrease in insulation resistance between the two is suppressed. Further, the laser beam 21 having a rising width of the edge of the intensity distribution of 7 μm or less.
Is used, the irradiation amount of the laser beam to the periphery of the processing region is drastically reduced. Therefore, a decrease in the electric resistance of the semiconductor film 3 located on the groove C side of the unit cell 5 is suppressed, and the unit cell 5 , A high insulation resistance can be provided between the first electrode film 2 and the second electrode film 4. Therefore, according to this embodiment, it is possible to manufacture an integrated thin-film solar cell having high photoelectric conversion efficiency.
【００２７】ところで、図２および図３から明らかなよ
うに、レーザビーム２１のパルス幅が１０ｎｓ以下の場
合、および、該レーザビーム２１の強度分布のエッジの
立ち上り幅が５μｍ以下である場合、単位セル５におけ
る第１の電極膜２と第２の電極膜４間の絶縁抵抗値をよ
り安定的に高くすることができる。そこで、より信頼性
の高い高性能の集積型薄膜太陽電池を歩留まり良く製造
するためには、レーザ１０として、レーザビーム１１の
パルス幅が１０ｎｓ以下のものを使用し、かつ、光学系
２０として、レーザビーム２１の強度分布のエッジの立
ち上り幅を５μｍ以下まで減少し得るものを使用するこ
とが望ましい。As is apparent from FIGS. 2 and 3, when the pulse width of the laser beam 21 is 10 ns or less, and when the rising width of the edge of the intensity distribution of the laser beam 21 is 5 μm or less, the unit is The insulation resistance between the first electrode film 2 and the second electrode film 4 in the cell 5 can be more stably increased. Therefore, in order to manufacture a highly reliable and high-performance integrated thin-film solar cell with good yield, a laser 10 having a pulse width of 10 ns or less is used as the laser 10 and an optical system 20 is used. It is preferable to use one that can reduce the rising width of the edge of the intensity distribution of the laser beam 21 to 5 μm or less.
【００２８】なお、上記実施形態のレーザビーム２１
は、波長が４００〜６５０ｎｍの可視光域のレーザビー
ムである。このような可視光域のレーザビームを使用す
れば、第１の電極膜２に与えるダメージが少なくなるの
で、集積型薄膜太陽電池の品質および特性が向上する。The laser beam 21 of the above embodiment is
Is a laser beam in the visible light region having a wavelength of 400 to 650 nm. If such a laser beam in the visible light region is used, damage to the first electrode film 2 is reduced, and the quality and characteristics of the integrated thin-film solar cell are improved.
【００２９】[0029]
【発明の効果】請求項１の発明によれば、パルス幅が２
０ｎｓ以下でかつ強度分布のエッジ立ち上り幅が７μｍ
以下であるレーザビームが使用されるので、単位セルに
おける第１の電極膜と第２の電極膜間の絶縁抵抗が高い
高性能の集積型薄膜太陽電池を製造することができる。According to the first aspect of the present invention, the pulse width is 2
0 ns or less and the edge rising width of the intensity distribution is 7 μm
Since the following laser beam is used, a high-performance integrated thin-film solar cell having high insulation resistance between the first electrode film and the second electrode film in the unit cell can be manufactured.
【００３０】請求項２の発明によれば、パルス幅が１０
ｎｓ以下でかつ強度分布のエッジ立ち上り幅が５μｍ以
下であるレーザビームが使用されるので、単位セルにお
ける第１の電極膜と第２の電極膜間の絶縁抵抗値がより
安定的に高く維持されることになり、その結果、より性
能が向上した集積型薄膜太陽電池を歩留まり良く製造す
ることが可能になる。According to the second aspect of the present invention, the pulse width is 10
Since a laser beam having an edge rise width of 5 μm or less and an intensity distribution of 5 μm or less is used, the insulation resistance between the first electrode film and the second electrode film in the unit cell is more stably maintained at a high level. As a result, it becomes possible to manufacture an integrated thin-film solar cell with improved performance with a high yield.
【００３１】請求項３の発明によれば、前記レーザビー
ムとして、波長が４００〜６５０ｎｍの可視光が使用さ
れるので、第１の電極膜に与えるダメージを低減して、
集積型薄膜太陽電池の品質および特性を向上することが
できる。According to the third aspect of the present invention, since visible light having a wavelength of 400 to 650 nm is used as the laser beam, damage to the first electrode film can be reduced.
The quality and characteristics of the integrated thin-film solar cell can be improved.
【００３２】請求項４の発明によれば、前記レーザビー
ムの発生源として、ＹＡＧレーザ、ＹＶＯレーザ、ＹＬ
Ｆレーザを使用するので、パルス幅が２０ｎｓ以下レー
ザビームを得ることが可能である。According to the fourth aspect of the present invention, the source of the laser beam is a YAG laser, a YVO laser, or a YL laser.
Since the F laser is used, a laser beam having a pulse width of 20 ns or less can be obtained.
【図１】集積型薄膜太陽電池の製造手順を示す断面図。FIG. 1 is a sectional view showing a manufacturing procedure of an integrated thin-film solar cell.
【図２】レーザビームのパルス幅と電極膜間の絶縁抵抗
値との関係を例示したグラフ。FIG. 2 is a graph illustrating a relationship between a pulse width of a laser beam and an insulation resistance value between electrode films.
【図３】レーザビームの強度分布のエッジ立ち上り幅と
電極膜間の絶縁抵抗値との関係を例示したグラフ。FIG. 3 is a graph illustrating the relationship between the edge rising width of the laser beam intensity distribution and the insulation resistance between electrode films.
【図４】レーザビーム照射装置の構成の一例を示す概念
図。FIG. 4 is a conceptual diagram showing an example of a configuration of a laser beam irradiation device.
【図５】レーザビームの強度分布および加工対象の加
工、非加工領域とを示す説明図。FIG. 5 is an explanatory diagram showing an intensity distribution of a laser beam, and processing and non-processing areas of a processing target.
【図６】レーザビームの相対移動方向と照射範囲の重複
態様を示す概念図。FIG. 6 is a conceptual diagram showing an overlapping mode of a relative movement direction of a laser beam and an irradiation range.
１ 基板 ２ 第１の電極膜 ３ 半導体膜 ４ 第２の電極膜 ５ 単位セル １０ レーザ １１，２１ レーザビーム ２０ 光学系 Ａ，Ｂ，Ｃ 溝 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 2 1st electrode film 3 Semiconductor film 4 2nd electrode film 5 Unit cell 10 Laser 11 and 21 Laser beam 20 Optical system A, B, C groove
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山内 康弘 長崎県長崎市飽の浦町１番１号 三菱重工 業株式会社長崎造船所内 Ｆターム(参考） 4E068 CA03 CA04 DA09 5F051 AA05 CB28 CB29 DA04 EA10 EA11 EA16 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (72) Inventor Yasuhiro Yamauchi 1-1, Akunouramachi, Nagasaki City, Nagasaki Prefecture Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Nagasaki Shipyard F-term (reference) 4E068 CA03 CA04 DA09 5F051 AA05 CB28 CB29 DA04 EA10 EA11 EA16
Claims (4)
の電極膜を順次積層してなる単位セルを複数個直列接続
した集積型薄膜太陽電池を製造する過程において、 単パルス高繰り返しレーザビームを前記薄膜太陽電池に
照射しながら、前記レーザビームと前記薄膜太陽電池と
を相対移動して、前記第２の電極膜および半導体膜を除
去するための開溝を設ける際、 前記レーザビームとして、パルス幅が２０ｎｓ以下でか
つ強度分布のエッジ立ち上り幅が７μｍ以下であるレー
ザビームを使用することを特徴とする集積型薄膜太陽電
池の製造方法。A first electrode film, a semiconductor film, and a second electrode film on a substrate;
In the process of manufacturing an integrated thin-film solar cell in which a plurality of unit cells formed by sequentially laminating electrode films are connected in series, the laser beam and the thin film are irradiated while irradiating the thin-film solar cell with a single-pulse high-repetition rate laser beam. When providing a groove for removing the second electrode film and the semiconductor film by moving relative to the solar cell, the laser beam has a pulse width of 20 ns or less and an edge rising width of the intensity distribution of 7 μm or less. A method for producing an integrated thin-film solar cell, comprising using a laser beam.
エッジ立ち上り幅が５μｍ以下であることを特徴とする
請求項１に記載の集積型薄膜太陽電池の製造方法。2. The method according to claim 1, wherein the pulse width is 10 ns or less and the edge rising width is 5 μm or less.
５０ｎｍの可視光であることを特徴とする請求項１また
は２に記載の集積型薄膜太陽電池の製造方法。3. The laser beam having a wavelength of 400 to 6
The method for manufacturing an integrated thin-film solar cell according to claim 1, wherein the visible light is 50 nm.
Ｇレーザ、ＹＶＯレーザ、ＹＬＦレーザを使用すること
を特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の集積型薄
膜太陽電池の製造方法。4. A laser beam generating source comprising: YA
The method for manufacturing an integrated thin-film solar cell according to any one of claims 1 to 3, wherein a G laser, a YVO laser, or a YLF laser is used.
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| JP2001030555A JP2002231986A (en) | 2001-02-07 | 2001-02-07 | Method for manufacturing integrated thin film solar battery |
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