JP2012009531A - Method for manufacturing amorphous silicon solar battery - Google Patents

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洋司 森數
Noboru Takeda
昇 武田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing an amorphous silicon solar battery including unit cells each of which is connected in series, in which each of layers constituting an amorphous silicon solar battery can be divided by a laser beam having a same wavelength.SOLUTION: The method for manufacturing an amorphous silicon solar battery includes: a transparent electrode layer dividing step of dividing a transparent electrode layer laminated on a transparent insulating substrate into a plurality of unit cell transparent electrodes; an amorphous silicon layer dividing step of dividing an amorphous layer laminated on the unit cell transparent electrodes into a plurality of unit cell amorphous silicon layers; and a metal electrode layer dividing step of dividing a metal electrode layer laminated on the unit cell amorphous silicon layers into a plurality of unit cell metal electrodes. In the steps, a pulse laser beam having a same wavelength in a green light region or an near-infrared region and a pulse width of 50 ps or less or 30 ps or less is adjusted to an output power corresponding to each layer to be irradiated. Thereby, the transparent electrode layer, the amorphous silicon layer and the metal electrode layer are divided into a plurality of unit cells.

Description

本発明は、太陽エネルギーを電力に変換するアモルファスシリコン太陽電池の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing an amorphous silicon solar cell that converts solar energy into electric power.

アモルファスシリコン太陽電池は、ガラス板または透明高分子フィルム等の透明絶縁基板と、該透明絶縁基板に積層されn型半導体層を兼ねる透明電極層と、該透明電極層に積層されp型半導体層となるアモルファスシリコン層と、該アモルファスシリコン層に積層される金属電極層とから構成されている。   An amorphous silicon solar cell includes a transparent insulating substrate such as a glass plate or a transparent polymer film, a transparent electrode layer stacked on the transparent insulating substrate and also serving as an n-type semiconductor layer, a p-type semiconductor layer stacked on the transparent electrode layer, An amorphous silicon layer and a metal electrode layer laminated on the amorphous silicon layer.

上述したアモルファスシリコン太陽電池は、効率よく電力を取り出すために図９に示すように複数の単位セルに分割し、それぞれの単位セルを直列に接続して構成されている。即ち、図９に示すようにガラス板または透明高分子フィルム等の透明絶縁基板２の表面に酸化亜鉛(ZnO) 等の透明導電材料からなる単位セル透明電極３１，３２，３３・・・を短冊状に形成し、該単位セル透明電極３１，３２，３３・・・の表面に光起電力発生部である単位セルアモルファスシリコン層４１，４２，４３・・・を形成し、該単位セルアモルファスシリコン層４１，４２，４３・・・の表面に銀(Ag)等の金属膜からなる単位セル金属電極５１，５２，５３・・・形成してアモルファスシリコン太陽電池を構成する。このように構成されたアモルファスシリコン太陽電池は、単位セルアモルファスシリコン層４１，４２，４３・・・が隣接する単位セル透明電極３１，３２，３３・・・に僅かに跨るように形成され、単位セル金属電極５１，５２，５３・・・が隣接する単位セル透明電極３１，３２，３３・・・に僅かに跨るように単位セルアモルファスシリコン層４１，４２，４３・・・の一方の側面を覆い単位セル金属電極５１，５２，５３・・・に連結するように形成することにより、各単位セルアモルファスシリコン太陽電池２０-１，２０-２，２０-３・・・は直列に接続された構造となる。（例えば、特許文献１参照。）   The amorphous silicon solar cell described above is configured by dividing into a plurality of unit cells and connecting the unit cells in series as shown in FIG. 9 in order to efficiently extract electric power. That is, as shown in FIG. 9, unit cell transparent electrodes 31, 32, 33... Made of a transparent conductive material such as zinc oxide (ZnO) are formed on the surface of a transparent insulating substrate 2 such as a glass plate or a transparent polymer film. Are formed on the surface of the unit cell transparent electrodes 31, 32, 33..., And unit cell amorphous silicon layers 41, 42, 43. Unit cell metal electrodes 51, 52, 53... Made of a metal film such as silver (Ag) are formed on the surfaces of the layers 41, 42, 43. The amorphous silicon solar cell thus configured is formed so that the unit cell amorphous silicon layers 41, 42, 43... Slightly cross over the adjacent unit cell transparent electrodes 31, 32, 33. The one side surface of the unit cell amorphous silicon layers 41, 42, 43... Is placed so that the cell metal electrodes 51, 52, 53. The unit cell amorphous silicon solar cells 20-1, 20-2, 20-3,... Are connected in series by being connected to the cover unit cell metal electrodes 51, 52, 53,. It becomes a structure. (For example, refer to Patent Document 1.)

特開平６−１０４４６５号公報JP-A-6-104465

上述した各単位セルを直列に接続したアモルファスシリコン太陽電池を構成するには、各層を全面に被覆した後に、その都度レーザースクライビング法により各層に分割溝を形成する。しかるに、各層の特性に合わせて波長の異なるレーザー光線を照射することによりレーザースクライビングしており、生産性が悪いという問題がある。即ち、レーザー光線を発振するレーザー光線発振器は所定の波長に特定されており、波長が異なるレーザー光線によってレーザー加工を行う場合には、レーザー光線発振器を交換するか別のレーザー加工装置によって実施しなければならない。   In order to construct an amorphous silicon solar cell in which the unit cells described above are connected in series, each layer is covered over the entire surface, and then a dividing groove is formed in each layer by a laser scribing method each time. However, laser scribing is performed by irradiating laser beams having different wavelengths according to the characteristics of each layer, and there is a problem that productivity is poor. That is, a laser beam oscillator that oscillates a laser beam is specified to have a predetermined wavelength, and when laser processing is performed with laser beams having different wavelengths, the laser beam oscillator must be replaced or performed by another laser processing apparatus.

本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術課題は、アモルファスシリコン太陽電池を構成する各層を同一波長のレーザー光線によって分割することを可能とし、各単位セルを直列に接続したアモルファスシリコン太陽電池を製造する方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-mentioned facts, and its main technical problem is that each layer constituting an amorphous silicon solar cell can be divided by a laser beam having the same wavelength, and each unit cell is connected in series. The object is to provide a method of manufacturing a silicon solar cell.

上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、透明絶縁基板と、該透明絶縁基板に積層されn型半導体層を兼ねる透明電極層と、該透明電極層に積層されp型半導体層となるアモルファスシリコン層と、該アモルファスシリコン層に積層される金属電極層とから構成されるアモルファスシリコン太陽電池の製造方法であって、
該透明絶縁基板に該透明電極層を積層する透明電極層積層工程と、
該透明絶縁基板に積層された該透明電極層を、複数の単位セル透明電極に分割する透明電極層分割工程と、
該複数の単位セル透明電極に該アモルファスシリコン層を積層するアモルファスシリコン層積層工程と、
該複数の単位セル透明電極に積層された該アモルファスシリコン層を、隣接する単位セル透明電極に僅かに跨るように複数の単位セルアモルファスシリコン層に分割するアモルファスシリコン層分割工程と、
該複数の単位セルアモルファスシリコン層に金属電極層を積層する金属電極層積層工程と、
該複数の単位セルアモルファスシリコン層に積層された該金属電極層を、隣接する該単位セル透明電極に僅かに跨るように該単位セルアモルファスシリコン層の一方の側面を覆い該単位セル透明電極に連結するように該金属電極層の一部を残し該単位セルアモルファスシリコン層の他方の側面には該金属電極層を残さないように複数の単位セル金属電極に分割する金属電極層分割工程と、を含み、
該透明電極層分割工程と該アモルファスシリコン層分割工程および該金属電極層分割工程は、グリーン光領域の同一波長を有しパルス幅が５０ps以下のパルスレーザー光線を各層に対応した出力にそれぞれ調整して照射することにより、該透明電極層と該アモルファスシリコン層と該金属電極層を単位セルに分割する、
ことを特徴とするアモルファスシリコン太陽電池の製造方法が提供される。 In order to solve the main technical problem, according to the present invention, a transparent insulating substrate, a transparent electrode layer stacked on the transparent insulating substrate and also serving as an n-type semiconductor layer, a p-type semiconductor layer stacked on the transparent electrode layer, A method for producing an amorphous silicon solar cell comprising an amorphous silicon layer and a metal electrode layer laminated on the amorphous silicon layer,
A transparent electrode layer laminating step of laminating the transparent electrode layer on the transparent insulating substrate;
A transparent electrode layer dividing step of dividing the transparent electrode layer laminated on the transparent insulating substrate into a plurality of unit cell transparent electrodes;
An amorphous silicon layer laminating step of laminating the amorphous silicon layer on the plurality of unit cell transparent electrodes;
An amorphous silicon layer dividing step of dividing the amorphous silicon layer laminated on the plurality of unit cell transparent electrodes into a plurality of unit cell amorphous silicon layers so as to slightly cross adjacent unit cell transparent electrodes;
A metal electrode layer laminating step of laminating a metal electrode layer on the plurality of unit cell amorphous silicon layers;
The metal electrode layer laminated on the plurality of unit cell amorphous silicon layers covers one side surface of the unit cell amorphous silicon layer so as to slightly cross over the adjacent unit cell transparent electrode, and is connected to the unit cell transparent electrode A metal electrode layer dividing step of dividing a plurality of unit cell metal electrodes so as to leave a part of the metal electrode layer and not leave the metal electrode layer on the other side surface of the unit cell amorphous silicon layer. Including
In the transparent electrode layer dividing step, the amorphous silicon layer dividing step, and the metal electrode layer dividing step, a pulse laser beam having the same wavelength in the green light region and a pulse width of 50 ps or less is adjusted to an output corresponding to each layer. By irradiating, the transparent electrode layer, the amorphous silicon layer, and the metal electrode layer are divided into unit cells.
A method for producing an amorphous silicon solar cell is provided.

上記パルスレーザー光線の波長は、５１５nmまたは５３２nmに設定されている。
また、上記透明電極層分割工程において照射するパルスレーザー光線の１パルス当たりの出力は１０〜２５μJに設定され、上記アモルファスシリコン層分割工程において照射するパルスレーザー光線の１パルス当たりの出力は２５〜３５μJに設定され、上記金属電極層分割工程において照射するパルスレーザー光線の１パルス当たりの出力は２５〜４０μJに設定されている。 The wavelength of the pulse laser beam is set to 515 nm or 532 nm.
Further, the output per pulse of the pulse laser beam irradiated in the transparent electrode layer dividing step is set to 10 to 25 μJ, and the output per pulse of the pulse laser beam irradiated in the amorphous silicon layer dividing step is set to 25 to 35 μJ. The output per pulse of the pulse laser beam irradiated in the metal electrode layer dividing step is set to 25 to 40 μJ.

また、本発明によれば、透明絶縁基板と、該透明絶縁基板に積層されn型半導体層を兼ねる透明電極層と、該透明電極層に積層されp型半導体層となるアモルファスシリコン層と、該アモルファスシリコン層に積層される金属電極層とから構成されるアモルファスシリコン太陽電池の製造方法であって、
該透明絶縁基板に該透明電極層を積層する透明電極層積層工程と、
該透明絶縁基板に積層された該透明電極層を、複数の単位セル透明電極に分割する透明電極層分割工程と、
該複数の単位セル透明電極に該アモルファスシリコン層を積層するアモルファスシリコン層積層工程と、
該複数の単位セル透明電極に積層された該アモルファスシリコン層を、隣接する単位セル透明電極に僅かに跨るように複数の単位セルアモルファスシリコン層に分割するアモルファスシリコン層分割工程と、
該複数の単位セルアモルファスシリコン層に金属電極層を積層する金属電極層積層工程と、
該複数の単位セルアモルファスシリコン層に積層された該金属電極層を、隣接する該単位セル透明電極に僅かに跨るように該単位セルアモルファスシリコン層の一方の側面を覆い該単位セル透明電極に連結するように該金属電極層の一部を残し該単位セルアモルファスシリコン層の他方の側面には該金属電極層を残さないように複数の単位セル金属電極に分割する金属電極層分割工程と、を含み、
該透明電極層分割工程と該アモルファスシリコン層分割工程および該金属電極層分割工程は、近赤外線領域の同一波長を有しパルス幅が３０ps以下のパルスレーザー光線を各層に対応した出力にそれぞれ調整して照射することにより、該透明電極層と該アモルファスシリコン層と該金属電極層を単位セルに分割する、
ことを特徴とするアモルファスシリコン太陽電池の製造方法が提供される。 Further, according to the present invention, a transparent insulating substrate, a transparent electrode layer stacked on the transparent insulating substrate and also serving as an n-type semiconductor layer, an amorphous silicon layer stacked on the transparent electrode layer and serving as a p-type semiconductor layer, A method for producing an amorphous silicon solar cell comprising a metal electrode layer laminated on an amorphous silicon layer,
A transparent electrode layer laminating step of laminating the transparent electrode layer on the transparent insulating substrate;
A transparent electrode layer dividing step of dividing the transparent electrode layer laminated on the transparent insulating substrate into a plurality of unit cell transparent electrodes;
An amorphous silicon layer laminating step of laminating the amorphous silicon layer on the plurality of unit cell transparent electrodes;
An amorphous silicon layer dividing step of dividing the amorphous silicon layer laminated on the plurality of unit cell transparent electrodes into a plurality of unit cell amorphous silicon layers so as to slightly cross adjacent unit cell transparent electrodes;
A metal electrode layer laminating step of laminating a metal electrode layer on the plurality of unit cell amorphous silicon layers;
The metal electrode layer laminated on the plurality of unit cell amorphous silicon layers covers one side surface of the unit cell amorphous silicon layer so as to slightly straddle the adjacent unit cell transparent electrode, and is connected to the unit cell transparent electrode. A metal electrode layer dividing step of dividing a plurality of unit cell metal electrodes so as to leave a part of the metal electrode layer and not leave the metal electrode layer on the other side surface of the unit cell amorphous silicon layer. Including
In the transparent electrode layer dividing step, the amorphous silicon layer dividing step, and the metal electrode layer dividing step, a pulse laser beam having the same wavelength in the near infrared region and a pulse width of 30 ps or less is adjusted to an output corresponding to each layer. By irradiating, the transparent electrode layer, the amorphous silicon layer, and the metal electrode layer are divided into unit cells.
A method for producing an amorphous silicon solar cell is provided.

上記パルスレーザー光線の波長は、１０３０nmまたは１０６４nmに設定されている。
また、上記透明電極層分割工程において照射するパルスレーザー光線の１パルス当たりの出力は２．５〜７．５μJに設定され、上記アモルファスシリコン層分割工程において照射するパルスレーザー光線の１パルス当たりの出力は１０〜２０μJに設定され、上記金属電極層分割工程において照射するパルスレーザー光線の１パルス当たりの出力は２０〜３０μJに設定されている。 The wavelength of the pulse laser beam is set to 1030 nm or 1064 nm.
Further, the output per pulse of the pulse laser beam irradiated in the transparent electrode layer dividing step is set to 2.5 to 7.5 μJ, and the output per pulse of the pulse laser beam irradiated in the amorphous silicon layer dividing step is 10 The output per pulse of the pulse laser beam irradiated in the metal electrode layer dividing step is set to 20 to 30 μJ.

本発明によるアモルファスシリコン太陽電池の製造方法においては、透明電極層分割工程とアモルファスシリコン層分割工程および金属電極層分割工程は、グリーン光領域の同一波長を有しパルス幅が５０ps以下のパルスレーザー光線を各層に対応した出力にそれぞれ調整して照射することにより、透明電極層とアモルファスシリコン層と金属電極層を単位セルに分割するので、同一波長を有するパルスレーザー光線によって各層の分割が可能となり、生産性を向上することができる。
また、本発明によるアモルファスシリコン太陽電池の製造方法においては、透明電極層分割工程とアモルファスシリコン層分割工程および金属電極層分割工程は、近赤外線領域の同一波長を有しパルス幅が３０ps以下のパルスレーザー光線を各層に対応した出力にそれぞれ調整して照射することにより、透明電極層とアモルファスシリコン層と金属電極層を単位セルに分割するので、同一波長を有するパルスレーザー光線によって各層の分割が可能となり、生産性を向上することができる。 In the method for manufacturing an amorphous silicon solar cell according to the present invention, the transparent electrode layer dividing step, the amorphous silicon layer dividing step, and the metal electrode layer dividing step use a pulse laser beam having the same wavelength in the green light region and a pulse width of 50 ps or less. By adjusting and irradiating the output corresponding to each layer, the transparent electrode layer, the amorphous silicon layer, and the metal electrode layer are divided into unit cells, so that each layer can be divided by a pulse laser beam having the same wavelength, and productivity is increased. Can be improved.
In the method for manufacturing an amorphous silicon solar cell according to the present invention, the transparent electrode layer dividing step, the amorphous silicon layer dividing step, and the metal electrode layer dividing step are pulses having the same wavelength in the near infrared region and a pulse width of 30 ps or less. By adjusting and irradiating the laser beam to the output corresponding to each layer, the transparent electrode layer, the amorphous silicon layer, and the metal electrode layer are divided into unit cells, so that each layer can be divided by a pulsed laser beam having the same wavelength, Productivity can be improved.

アモルファスシリコン太陽電池を構成する基板としての透明絶縁基板の斜視図。The perspective view of the transparent insulated substrate as a board | substrate which comprises an amorphous silicon solar cell. 本発明によるアモルファスシリコン太陽電池の製造方法における透明電極層積層工程の説明図。Explanatory drawing of the transparent electrode layer lamination process in the manufacturing method of the amorphous silicon solar cell by this invention. 本発明によるアモルファスシリコン太陽電池の製造方法における透明電極層分割工程の説明図。Explanatory drawing of the transparent electrode layer division | segmentation process in the manufacturing method of the amorphous silicon solar cell by this invention. 本発明によるアモルファスシリコン太陽電池の製造方法におけるアモルファスシリコン層積層工程の説明図。Explanatory drawing of the amorphous silicon layer lamination process in the manufacturing method of the amorphous silicon solar cell by this invention. 本発明によるアモルファスシリコン太陽電池の製造方法におけるアモルファスシリコン層分割工程の説明図。Explanatory drawing of the amorphous silicon layer division | segmentation process in the manufacturing method of the amorphous silicon solar cell by this invention. 本発明によるアモルファスシリコン太陽電池の製造方法における金属電極層積層工程の説明図。Explanatory drawing of the metal electrode layer lamination process in the manufacturing method of the amorphous silicon solar cell by this invention. 本発明によるアモルファスシリコン太陽電池の製造方法における金属電極層分割工程の説明図。Explanatory drawing of the metal electrode layer division | segmentation process in the manufacturing method of the amorphous silicon solar cell by this invention. 本発明によるアモルファスシリコン太陽電池の製造方法によって製造されたアモルファスシリコン太陽電池の断面図。Sectional drawing of the amorphous silicon solar cell manufactured by the manufacturing method of the amorphous silicon solar cell by this invention. アモルファスシリコン太陽電池の要部を拡大して示す断面図。Sectional drawing which expands and shows the principal part of an amorphous silicon solar cell.

以下、本発明によるアモルファスシリコン太陽電池の製造方法の好適な実施形態について、添付図面を参照して更に詳細に説明する。
図１には、アモルファスシリコン太陽電池を構成する基板としての透明絶縁基板の斜視図が示されている。図１に示す透明絶縁基板２は、ガラス板または透明高分子フィルムからなり、矩形状に形成されている。 Hereinafter, preferred embodiments of a method for producing an amorphous silicon solar cell according to the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 shows a perspective view of a transparent insulating substrate as a substrate constituting an amorphous silicon solar cell. A transparent insulating substrate 2 shown in FIG. 1 is made of a glass plate or a transparent polymer film, and is formed in a rectangular shape.

上記透明絶縁基板２を用いてアモルファスシリコン太陽電池を構成するには、先ず透明絶縁基板２にn型半導体層を兼ねる透明電極層を積層する透明電極層積層工程を実施する。即ち、図２に示すように透明絶縁基板２の表面に酸化亜鉛(ZnO)等の透明導電材料の薄膜からなる透明電極層３を形成する。この透明電極層３は、１μmの厚みで形成する。   In order to construct an amorphous silicon solar cell using the transparent insulating substrate 2, first, a transparent electrode layer stacking step is performed in which a transparent electrode layer also serving as an n-type semiconductor layer is stacked on the transparent insulating substrate 2. That is, as shown in FIG. 2, the transparent electrode layer 3 made of a thin film of a transparent conductive material such as zinc oxide (ZnO) is formed on the surface of the transparent insulating substrate 2. The transparent electrode layer 3 is formed with a thickness of 1 μm.

上述した透明電極層積層工程を実施したならば、透明絶縁基板２に積層された透明電極層３を、単位セルに分割する透明電極層分割工程を実施する。この透明電極層分割工程はレーザースクライブ法によって実施する。即ち、図３に示すように透明絶縁基板２に積層された透明電極層３にレーザー光線照射手段１０からパルスレーザー光線LBを照射し、透明電極層３を短冊状の複数の単位セル透明電極３１，３２，３３，３４に分割する。この透明電極層分割工程においてレーザー光線照射手段１０から照射するレーザー光線LBは、グリーン光領域の波長（図示の実施形態においては５１５nmまたは５３２nm）または近赤外線領域の波長（図示の実施形態においては１０３０nmまたは１０６４nm）のパルスレーザー光線を用いることができる。グリーン光領域の波長（図示の実施形態においては５１５nmまたは５３２nm）のパルスレーザー光線を用いる場合には、パルス幅を５０ps以下（５０ps〜１ps）に設定し、１パルス当たりの出力を１０〜２５μJに設定することが望ましい。また、近赤外線領域の波長（図示の実施形態においては１０３０nmまたは１０６４nm）のパルスレーザー光線を用いる場合には、パルス幅を３０ps以下（３０ps〜１ps）に設定し、１パルス当たりの出力を２．５〜７．５μJに設定することが望ましい。なお、本発明者等の実験によると、グリーン光領域の波長（図示の実施形態においては５１５nmまたは５３２nm）のパルスレーザー光線を用いる場合には、パルス幅を５０psより大きくすると透明電極層３にクラックが発生するとともに透明絶縁基板２の表面が溶融することが判った。また、近赤外線領域の波長（図示の実施形態においては１０３０nmまたは１０６４nm）のパルスレーザー光線を用いる場合には、パルス幅を３０psより大きくすると透明電極層３にクラックが発生するとともに透明絶縁基板２の表面が溶融することが判った。   If the transparent electrode layer lamination | stacking process mentioned above is implemented, the transparent electrode layer division | segmentation process which divides | segments the transparent electrode layer 3 laminated | stacked on the transparent insulated substrate 2 into a unit cell will be implemented. This transparent electrode layer dividing step is performed by a laser scribing method. That is, as shown in FIG. 3, the transparent electrode layer 3 laminated on the transparent insulating substrate 2 is irradiated with a pulsed laser beam LB from the laser beam irradiation means 10, and the transparent electrode layer 3 is formed into a plurality of strip-shaped unit cell transparent electrodes 31, 32. , 33, 34. The laser beam LB emitted from the laser beam irradiation means 10 in this transparent electrode layer dividing step is a wavelength in the green light region (515 nm or 532 nm in the illustrated embodiment) or a wavelength in the near infrared region (1030 nm or 1064 nm in the illustrated embodiment). ) Pulse laser beam. When a pulse laser beam having a wavelength in the green light region (515 nm or 532 nm in the illustrated embodiment) is used, the pulse width is set to 50 ps or less (50 ps to 1 ps), and the output per pulse is set to 10 to 25 μJ. It is desirable to do. When a pulse laser beam having a wavelength in the near infrared region (1030 nm or 1064 nm in the illustrated embodiment) is used, the pulse width is set to 30 ps or less (30 ps to 1 ps) and the output per pulse is 2.5. It is desirable to set to ˜7.5 μJ. According to the experiments by the present inventors, when a pulse laser beam having a wavelength in the green light region (515 nm or 532 nm in the illustrated embodiment) is used, cracks are generated in the transparent electrode layer 3 if the pulse width is made larger than 50 ps. It was found that the surface of the transparent insulating substrate 2 melts as it occurs. When a pulse laser beam having a wavelength in the near infrared region (1030 nm or 1064 nm in the illustrated embodiment) is used, if the pulse width is made larger than 30 ps, cracks are generated in the transparent electrode layer 3 and the surface of the transparent insulating substrate 2 Was found to melt.

次に、複数の単位セル透明電極３１，３２，３３，３４にp型半導体層となるアモルファスシリコン層を積層するアモルファスシリコン層積層工程を実施する。即ち、図４に示すように複数単位セル透明電極３１，３２，３３，３４の表面にアモルファスシリコン層４を形成する。このアモルファスシリコン層４は、１μmの厚みで形成する。このとき、アモルファスシリコン層４は、単位セル透明電極３１，３２，３３，３４の各電極間の隙間にも充填して形成される。   Next, an amorphous silicon layer stacking step is performed in which an amorphous silicon layer serving as a p-type semiconductor layer is stacked on the plurality of unit cell transparent electrodes 31, 32, 33, 34. That is, as shown in FIG. 4, the amorphous silicon layer 4 is formed on the surfaces of the plurality of unit cell transparent electrodes 31, 32, 33, 34. The amorphous silicon layer 4 is formed with a thickness of 1 μm. At this time, the amorphous silicon layer 4 is formed so as to fill the gaps between the unit cell transparent electrodes 31, 32, 33, and 34.

上述したアモルファスシリコン層積層工程を実施したならば、複数の単位セル透明電極に積層されたアモルファスシリコン層４を、隣接する単位セル透明電極に僅かに跨るように複数の単位セルアモルファスシリコン層に分割するアモルファスシリコン層分割工程を実施する。即ち、図５に示すように複数の単位セル透明電極に積層されたアモルファスシリコン層４にレーザー光線照射手段１０からパルスレーザー光線LBを照射し、アモルファスシリコン層４を隣接する単位セル透明電極３２，３３，３４（図５において右側に隣接する単位セル透明電極）に僅かに跨るように短冊状の複数の単位セルアモルファスシリコン層４１，４２，４３，４４に分割する。このアモルファスシリコン層分割工程においてレーザー光線照射手段１０から照射するレーザー光線LBは、グリーン光領域の波長（図示の実施形態においては５１５nmまたは５３２nm）または近赤外線領域の波長（図示の実施形態においては１０３０nmまたは１０６４nm）のパルスレーザー光線を用いることができる。グリーン光領域の波長（図示の実施形態においては５１５nmまたは５３２nm）のパルスレーザー光線を用いる場合には、パルス幅を５０ps以下（５０ps〜１ps）に設定し、１パルス当たりの出力を２５〜３５μJに設定することが望ましい。また、近赤外線領域の波長（図示の実施形態においては１０３０nmまたは１０６４nm）のパルスレーザー光線を用いる場合には、パルス幅を３０ps以下（３０ps〜１ps）に設定し、１パルス当たりの出力を１０〜２０μJに設定することが望ましい。本発明者等の実験によると、上述した設定範囲のパルスレーザー光線によりアモルファスシリコン層分割工程を実施したところ、アモルファスシリコン層４にクラックが発生することはなかった。   If the amorphous silicon layer stacking step described above is performed, the amorphous silicon layer 4 stacked on the plurality of unit cell transparent electrodes is divided into a plurality of unit cell amorphous silicon layers so as to slightly cross adjacent unit cell transparent electrodes. An amorphous silicon layer dividing step is performed. That is, as shown in FIG. 5, the amorphous silicon layer 4 laminated on the plurality of unit cell transparent electrodes is irradiated with a pulsed laser beam LB from the laser beam irradiation means 10, and the amorphous silicon layer 4 is adjacent to the unit cell transparent electrodes 32, 33, 34 is divided into a plurality of strip-shaped unit cell amorphous silicon layers 41, 42, 43, and 44 so as to slightly extend over 34 (unit cell transparent electrode adjacent to the right side in FIG. 5). The laser beam LB emitted from the laser beam irradiation means 10 in this amorphous silicon layer dividing step is a wavelength in the green light region (515 nm or 532 nm in the illustrated embodiment) or a wavelength in the near infrared region (1030 nm or 1064 nm in the illustrated embodiment). ) Pulse laser beam. When a pulse laser beam having a wavelength in the green light region (515 nm or 532 nm in the illustrated embodiment) is used, the pulse width is set to 50 ps or less (50 ps to 1 ps), and the output per pulse is set to 25 to 35 μJ. It is desirable to do. When a pulse laser beam having a wavelength in the near infrared region (1030 nm or 1064 nm in the illustrated embodiment) is used, the pulse width is set to 30 ps or less (30 ps to 1 ps), and the output per pulse is 10 to 20 μJ. It is desirable to set to. According to the experiments by the present inventors, when the amorphous silicon layer dividing step was performed with the pulse laser beam in the set range described above, no cracks were generated in the amorphous silicon layer 4.

次に、複数の単位セルアモルファスシリコン層４１，４２，４３，４４に金属電極層を積層する金属電極層積層工程を実施する。即ち、図６に示すように複数の単位セルアモルファスシリコン層４１，４２，４３，４４の表面に銀(Ag)薄膜からなる金属電極層５を形成する。この金属電極層５は、１μmの厚みで形成する。このとき、金属電極層５は、単位セルアモルファスシリコン層４１，４２，４３，４４の各単位セル間の隙間にも充填して形成される。   Next, a metal electrode layer stacking step is performed in which a metal electrode layer is stacked on the plurality of unit cell amorphous silicon layers 41, 42, 43, and 44. That is, as shown in FIG. 6, the metal electrode layer 5 made of a silver (Ag) thin film is formed on the surface of the plurality of unit cell amorphous silicon layers 41, 42, 43, and 44. The metal electrode layer 5 is formed with a thickness of 1 μm. At this time, the metal electrode layer 5 is formed so as to fill the gaps between the unit cells of the unit cell amorphous silicon layers 41, 42, 43, 44.

上述した金属電極層積層工程を実施したならば、複数の単位セルアモルファスシリコン層４１，４２，４３，４４に積層された金属電極層５を、隣接する単位セル透明電極に僅かに跨るように単位セルアモルファスシリコン層の一方の側面を覆い単位セル透明電極に連結するように金属電極層の一部を残し単位セルアモルファスシリコン層の他方の側面には金属電極層を残さないように複数の単位セル金属電極に分割する金属電極層分割工程を実施する。即ち、図７に示すように複数の単位セルアモルファスシリコン層４１，４２，４３，４４に積層された金属電極層５にレーザー光線照射手段１０からパルスレーザー光線LBを照射し、金属電極層５を短冊状の複数の単位セル金属電極５１，５２，５３，５４に分割する。この金属電極層分割工程においては、複数の単位セルアモルファスシリコン層４１，４２，４３，４４に積層された金属電極層５を、隣接する単位セル透明電極３２，３３，３４（図５において右側に隣接する単位セル透明電極）に僅かに跨るように単位セルアモルファスシリコン層４１，４２，４３，４４の一方の側面（図５において右側の側面）を覆い単位セル透明電極３２，３３，３４に連結するように金属電極層の一部を残し単位セルアモルファスシリコン層４１，４２，４３，４４の他方の側面（図５において左側の側面）には金属電極層を残さないように複数の単位セル金属電極５１，５２，５３，５４に分割する。この金属電極層分割工程においてレーザー光線照射手段１０から照射するレーザー光線LBは、グリーン光領域の波長（図示の実施形態においては５１５nmまたは５３２nm）と近赤外線領域の波長（図示の実施形態においては１０３０nmまたは１０６４nm）のパルスレーザー光線を用いることができる。グリーン光領域の波長（図示の実施形態においては５１５nmまたは５３２nm）のパルスレーザー光線を用いる場合には、パルス幅を５０ps以下（５０ps〜１ps）に設定し、１パルス当たりの出力を２５〜４０μに設定することが望ましい。また、近赤外線領域の波長（図示の実施形態においては１０３０nmまたは１０６４nm）のパルスレーザー光線を用いる場合には、パルス幅を３０ps以下（３０ps〜１ps）に設定し、１パルス当たりの出力を２０〜３０μJに設定することが望ましい。本発明者等の実験によると、上述した設定範囲のパルスレーザー光線により金属電極層分割工程を実施したところ、金属電極層５にクラックが発生することはなかった。
上述した各加工工程を実施することにより、透明絶縁基板２上には、図８に示すように各単位セルアモルファスシリコン太陽電池２０-１，２０-２，２０-３，２０-４が直列に接続された状態で構成される。 If the above-described metal electrode layer stacking step is performed, the unit is formed so that the metal electrode layer 5 stacked on the plurality of unit cell amorphous silicon layers 41, 42, 43, 44 slightly extends over the adjacent unit cell transparent electrodes. Multiple unit cells covering one side of the cell amorphous silicon layer and leaving a part of the metal electrode layer so as to be connected to the unit cell transparent electrode, and leaving no metal electrode layer on the other side of the unit cell amorphous silicon layer A metal electrode layer dividing step of dividing into metal electrodes is performed. That is, as shown in FIG. 7, the metal electrode layer 5 laminated on the plurality of unit cell amorphous silicon layers 41, 42, 43, and 44 is irradiated with the pulse laser beam LB from the laser beam irradiation means 10, and the metal electrode layer 5 is strip-shaped. Are divided into a plurality of unit cell metal electrodes 51, 52, 53 and 54. In this metal electrode layer dividing step, the metal electrode layer 5 laminated on the plurality of unit cell amorphous silicon layers 41, 42, 43, 44 is placed on the adjacent unit cell transparent electrodes 32, 33, 34 (on the right side in FIG. 5). One side surface (right side surface in FIG. 5) of the unit cell amorphous silicon layers 41, 42, 43, 44 is covered so as to slightly extend over the adjacent unit cell transparent electrodes) and connected to the unit cell transparent electrodes 32, 33, 34. Thus, a plurality of unit cell metals are left so that the metal electrode layer is not left on the other side surface (left side surface in FIG. 5) of the unit cell amorphous silicon layers 41, 42, 43, and 44 while leaving a part of the metal electrode layer. The electrodes 51, 52, 53, and 54 are divided. The laser beam LB emitted from the laser beam irradiation means 10 in this metal electrode layer dividing step is a wavelength in the green light region (515 nm or 532 nm in the illustrated embodiment) and a wavelength in the near infrared region (1030 nm or 1064 nm in the illustrated embodiment). ) Pulse laser beam. When a pulse laser beam having a wavelength in the green light region (515 nm or 532 nm in the illustrated embodiment) is used, the pulse width is set to 50 ps or less (50 ps to 1 ps), and the output per pulse is set to 25 to 40 μm. It is desirable to do. When a pulse laser beam having a wavelength in the near infrared region (1030 nm or 1064 nm in the illustrated embodiment) is used, the pulse width is set to 30 ps or less (30 ps to 1 ps), and the output per pulse is 20 to 30 μJ. It is desirable to set to. According to the experiments by the present inventors, when the metal electrode layer dividing step was performed with the pulse laser beam in the set range described above, no cracks were generated in the metal electrode layer 5.
By carrying out each processing step described above, the unit cell amorphous silicon solar cells 20-1, 20-2, 20-3, and 20-4 are arranged in series on the transparent insulating substrate 2 as shown in FIG. Configured in a connected state.

以上のように上述した実施形態におけるアモルファスシリコン太陽電池の製造方法においては、透明電極層分割工程とアモルファスシリコン層分割工程と金属電極層分割工程は、グリーン光領域の同一波長を有しパルス幅が５０ps以下のパルスレーザー光線を各層に対応した出力にそれぞれ調整して照射することにより、透明電極層分割工程とアモルファスシリコン層と金属電極層を単位セルに分割するので、同一波長を有するパルスレーザー光線によって各層の分割が可能となり、生産性を向上することができる。また、透明電極層分割工程とアモルファスシリコン層分割工程と金属電極層分割工程は、近赤外線領域の同一波長を有しパルス幅が３０ps以下のパルスレーザー光線を各層に対応した出力にそれぞれ調整して照射することにより、透明電極層分割工程とアモルファスシリコン層と金属電極層を単位セルに分割するので、同一波長を有するパルスレーザー光線によって各層の分割が可能となり、生産性を向上することができる。   As described above, in the method for manufacturing an amorphous silicon solar cell according to the embodiment described above, the transparent electrode layer dividing step, the amorphous silicon layer dividing step, and the metal electrode layer dividing step have the same wavelength in the green light region and the pulse width. The transparent electrode layer dividing step, the amorphous silicon layer, and the metal electrode layer are divided into unit cells by adjusting and irradiating the pulse laser beam of 50 ps or less to the output corresponding to each layer, so each layer is divided by the pulse laser beam having the same wavelength. Can be divided, and productivity can be improved. In addition, the transparent electrode layer dividing step, the amorphous silicon layer dividing step, and the metal electrode layer dividing step irradiate the pulse laser beam having the same wavelength in the near infrared region and the pulse width of 30 ps or less to the output corresponding to each layer. By doing so, the transparent electrode layer dividing step, the amorphous silicon layer, and the metal electrode layer are divided into unit cells, so that each layer can be divided by a pulse laser beam having the same wavelength, and productivity can be improved.

以上、本発明を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲で種々の変形は可能である。例えば、上述した実施形態においては上記透明電極層分割工程とアモルファスシリコン層分割工程と金属電極層分割工程を各層の表面側からレーザー光線を照射する例を示したが、上記各分割工程は透明絶縁基板２の裏面側から透明絶縁基板２を透過してレーザー光線を照射してもよい。   Although the present invention has been described based on the illustrated embodiment, the present invention is not limited to the embodiment, and various modifications are possible within the scope of the gist of the present invention. For example, in the above-described embodiment, the transparent electrode layer dividing step, the amorphous silicon layer dividing step, and the metal electrode layer dividing step are shown as examples in which the laser beam is irradiated from the surface side of each layer. 2 may pass through the transparent insulating substrate 2 from the back surface side and irradiate the laser beam.

２：透明絶縁基板
３：透明電極層
３１，３２，３３，３４：単位セル透明電極
４：アモルファスシリコン層
４１，４２，４３，４４：単位セルアモルファスシリコン層
５：金属電極層
５１，５２，５３，５４：単位セル金属電極 2: transparent insulating substrate 3: transparent electrode layers 31, 32, 33, 34: unit cell transparent electrode 4: amorphous silicon layers 41, 42, 43, 44: unit cell amorphous silicon layer 5: metal electrode layers 51, 52, 53 54: Unit cell metal electrode

Claims (6)

透明絶縁基板と、該透明絶縁基板に積層されn型半導体層を兼ねる透明電極層と、該透明電極層に積層されp型半導体層となるアモルファスシリコン層と、該アモルファスシリコン層に積層される金属電極層とから構成されるアモルファスシリコン太陽電池の製造方法であって、
該透明絶縁基板に該透明電極層を積層する透明電極層積層工程と、
該透明絶縁基板に積層された該透明電極層を、複数の単位セル透明電極に分割する透明電極層分割工程と、
該複数の単位セル透明電極に該アモルファスシリコン層を積層するアモルファスシリコン層積層工程と、
該複数の単位セル透明電極に積層された該アモルファスシリコン層を、隣接する単位セル透明電極に僅かに跨るように複数の単位セルアモルファスシリコン層に分割するアモルファスシリコン層分割工程と、
該複数の単位セルアモルファスシリコン層に金属電極層を積層する金属電極層積層工程と、
該複数の単位セルアモルファスシリコン層に積層された該金属電極層を、隣接する該単位セル透明電極に僅かに跨るように該単位セルアモルファスシリコン層の一方の側面を覆い該単位セル透明電極に連結するように該金属電極層の一部を残し該単位セルアモルファスシリコン層の他方の側面には該金属電極層を残さないように複数の単位セル金属電極に分割する金属電極層分割工程と、を含み、
該透明電極層分割工程と該アモルファスシリコン層分割工程および該金属電極層分割工程は、グリーン光領域の同一波長を有しパルス幅が５０ps以下のパルスレーザー光線を各層に対応した出力にそれぞれ調整して照射することにより、該透明電極層と該アモルファスシリコン層と該金属電極層を単位セルに分割する、
ことを特徴とするアモルファスシリコン太陽電池の製造方法。 A transparent insulating substrate, a transparent electrode layer that is stacked on the transparent insulating substrate and also serves as an n-type semiconductor layer, an amorphous silicon layer that is stacked on the transparent electrode layer and becomes a p-type semiconductor layer, and a metal that is stacked on the amorphous silicon layer A method for producing an amorphous silicon solar cell comprising an electrode layer,
A transparent electrode layer laminating step of laminating the transparent electrode layer on the transparent insulating substrate;
A transparent electrode layer dividing step of dividing the transparent electrode layer laminated on the transparent insulating substrate into a plurality of unit cell transparent electrodes;
An amorphous silicon layer laminating step of laminating the amorphous silicon layer on the plurality of unit cell transparent electrodes;
An amorphous silicon layer dividing step of dividing the amorphous silicon layer laminated on the plurality of unit cell transparent electrodes into a plurality of unit cell amorphous silicon layers so as to slightly cross adjacent unit cell transparent electrodes;
A metal electrode layer laminating step of laminating a metal electrode layer on the plurality of unit cell amorphous silicon layers;
The metal electrode layer laminated on the plurality of unit cell amorphous silicon layers covers one side surface of the unit cell amorphous silicon layer so as to slightly straddle the adjacent unit cell transparent electrode, and is connected to the unit cell transparent electrode. A metal electrode layer dividing step of dividing a plurality of unit cell metal electrodes so as to leave a part of the metal electrode layer and not leave the metal electrode layer on the other side surface of the unit cell amorphous silicon layer. Including
In the transparent electrode layer dividing step, the amorphous silicon layer dividing step, and the metal electrode layer dividing step, a pulse laser beam having the same wavelength in the green light region and a pulse width of 50 ps or less is adjusted to an output corresponding to each layer. By irradiating, the transparent electrode layer, the amorphous silicon layer, and the metal electrode layer are divided into unit cells.
A method for producing an amorphous silicon solar cell. 該パルスレーザー光線の波長は、５１５nmまたは５３２nmに設定されている、請求項１記載のアモルファスシリコン太陽電池の製造方法。   The method for producing an amorphous silicon solar cell according to claim 1, wherein the wavelength of the pulse laser beam is set to 515 nm or 532 nm. 該透明電極層分割工程において照射するパルスレーザー光線の１パルス当たりの出力は１０〜２５μJに設定され、上記アモルファスシリコン層分割工程において照射するパルスレーザー光線の１パルス当たりの出力は２５〜３５μJに設定され、上記金属電極層分割工程において照射するパルスレーザー光線の１パルス当たりの出力は２５〜４０μJに設定されている、請求項１または２記載のアモルファスシリコン太陽電池の製造方法。   The output per pulse of the pulse laser beam irradiated in the transparent electrode layer dividing step is set to 10 to 25 μJ, the output per pulse of the pulse laser beam irradiated in the amorphous silicon layer dividing step is set to 25 to 35 μJ, The method for producing an amorphous silicon solar cell according to claim 1 or 2, wherein an output per pulse of the pulse laser beam irradiated in the metal electrode layer dividing step is set to 25 to 40 µJ. 透明絶縁基板と、該透明絶縁基板に積層されn型半導体層を兼ねる透明電極層と、該透明電極層に積層されp型半導体層となるアモルファスシリコン層と、該アモルファスシリコン層に積層される金属電極層とから構成されるアモルファスシリコン太陽電池の製造方法であって、
該透明絶縁基板に該透明電極層を積層する透明電極層積層工程と、
該透明絶縁基板に積層された該透明電極層を、複数の単位セル透明電極に分割する透明電極層分割工程と、
該複数の単位セル透明電極に該アモルファスシリコン層を積層するアモルファスシリコン層積層工程と、
該複数の単位セル透明電極に積層された該アモルファスシリコン層を、隣接する単位セル透明電極に僅かに跨るように複数の単位セルアモルファスシリコン層に分割するアモルファスシリコン層分割工程と、
該複数の単位セルアモルファスシリコン層に金属電極層を積層する金属電極層積層工程と、
該複数の単位セルアモルファスシリコン層に積層された該金属電極層を、隣接する該単位セル透明電極に僅かに跨るように該単位セルアモルファスシリコン層の一方の側面を覆い該単位セル透明電極に連結するように該金属電極層の一部を残し該単位セルアモルファスシリコン層の他方の側面には該金属電極層を残さないように複数の単位セル金属電極に分割する金属電極層分割工程と、を含み、
該透明電極層分割工程と該アモルファスシリコン層分割工程および該金属電極層分割工程は、近赤外線領域の同一波長を有しパルス幅が３０ps以下のパルスレーザー光線を各層に対応した出力にそれぞれ調整して照射することにより、該透明電極層と該アモルファスシリコン層と該金属電極層を単位セルに分割する、
ことを特徴とするアモルファスシリコン太陽電池の製造方法。 A transparent insulating substrate, a transparent electrode layer that is stacked on the transparent insulating substrate and also serves as an n-type semiconductor layer, an amorphous silicon layer that is stacked on the transparent electrode layer and becomes a p-type semiconductor layer, and a metal that is stacked on the amorphous silicon layer A method for producing an amorphous silicon solar cell comprising an electrode layer,
A transparent electrode layer laminating step of laminating the transparent electrode layer on the transparent insulating substrate;
A transparent electrode layer dividing step of dividing the transparent electrode layer laminated on the transparent insulating substrate into a plurality of unit cell transparent electrodes;
An amorphous silicon layer laminating step of laminating the amorphous silicon layer on the plurality of unit cell transparent electrodes;
An amorphous silicon layer dividing step of dividing the amorphous silicon layer laminated on the plurality of unit cell transparent electrodes into a plurality of unit cell amorphous silicon layers so as to slightly cross adjacent unit cell transparent electrodes;
A metal electrode layer laminating step of laminating a metal electrode layer on the plurality of unit cell amorphous silicon layers;
The metal electrode layer laminated on the plurality of unit cell amorphous silicon layers covers one side surface of the unit cell amorphous silicon layer so as to slightly straddle the adjacent unit cell transparent electrode, and is connected to the unit cell transparent electrode. A metal electrode layer dividing step of dividing a plurality of unit cell metal electrodes so as to leave a part of the metal electrode layer and not leave the metal electrode layer on the other side surface of the unit cell amorphous silicon layer. Including
In the transparent electrode layer dividing step, the amorphous silicon layer dividing step, and the metal electrode layer dividing step, a pulse laser beam having the same wavelength in the near infrared region and a pulse width of 30 ps or less is adjusted to an output corresponding to each layer. By irradiating, the transparent electrode layer, the amorphous silicon layer, and the metal electrode layer are divided into unit cells.
A method for producing an amorphous silicon solar cell. 該パルスレーザー光線の波長は、１０３０nmまたは１０６４nmに設定されている、請求項４記載のアモルファスシリコン太陽電池の製造方法。   The method for producing an amorphous silicon solar cell according to claim 4, wherein the wavelength of the pulse laser beam is set to 1030 nm or 1064 nm. 該透明電極層分割工程において照射するパルスレーザー光線の１パルス当たりの出力は２．５〜７．５μJに設定され、上記アモルファスシリコン層分割工程において照射するパルスレーザー光線の１パルス当たりの出力は１０〜２０μJに設定され、上記金属電極層分割工程において照射するパルスレーザー光線の１パルス当たりの出力は２０〜３０μJに設定されている、請求項４または５記載のアモルファスシリコン太陽電池の製造方法。   The output per pulse of the pulse laser beam irradiated in the transparent electrode layer dividing step is set to 2.5 to 7.5 μJ, and the output per pulse of the pulse laser beam irradiated in the amorphous silicon layer dividing step is 10 to 20 μJ. 6. The method for producing an amorphous silicon solar cell according to claim 4, wherein an output per pulse of the pulse laser beam irradiated in the metal electrode layer dividing step is set to 20 to 30 μJ.
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JP2000150944A (en) * 1998-11-12 2000-05-30 Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd Solar cell module

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