JPH0897453A - Solar cell module manufacturing method - Google Patents

Abstract

PURPOSE: To simplify the process by patterning an amorphous Si layer enough to make the continuity thereof and patterning a back electrode successively or simultaneously after continuously forming the Si layer and electrode. CONSTITUTION: A solar cell is composed of transparent conductive films 21-24, amorphous Si layers 31-34 and back electrodes 41-44 orderly formed on a transparent substrate 1. After forming these electrodes, a laser beam having a well- controlled energy density and worked shape is emitted to reform the Si layers enough to give conductivities 31b-33b whereby electric contacts are formed between the conductive films and back electrodes. Thus, a solar cell module is formed.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、太陽電池モジュールの
製造に関する。さらに詳しくは、パターニング加工にお
いて、非晶質シリコン層と裏面電極を連続して形成した
後に、ビーム形状を加工した高エネルギー密度レーザー
光を照射して非晶質シリコン層を結晶化させることによ
り、透明導電膜と裏面電極を電気的に導通化を生じさせ
るパターニング方法を用いて、製造方法の簡略化を図る
ことを目的とした太陽電池モジュールの製造方法に関す
る。FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to the manufacture of solar cell modules. More specifically, in the patterning process, after the amorphous silicon layer and the back surface electrode are continuously formed, the beam-shaped high energy density laser beam is irradiated to crystallize the amorphous silicon layer. The present invention relates to a method for manufacturing a solar cell module for the purpose of simplifying the manufacturing method by using a patterning method for electrically connecting a transparent conductive film and a back surface electrode.

【０００２】[0002]

【従来の技術】非晶質シリコンの光電変換特性を利用し
た非晶質シリコン太陽電池は、発電に必要な非晶質シリ
コン層の厚みが１μｍ以下と極めて薄く、また非晶質シ
リコン層を挟む２層の電極も夫々１μｍ以下である上、
基板として安価なガラスを用いることにより原料コスト
の占める割合が小さく、量産効果により大幅なコストダ
ウンが期待される。またプラズマを利用した化学気相蒸
着法やスパッタリング等を利用した膜形成方法によるた
め、大面積基板上に形成することも容易である。さらに
基板材料の選択により、自由な形状を持つ太陽電池モジ
ュールを形成することもできる。2. Description of the Related Art An amorphous silicon solar cell utilizing the photoelectric conversion characteristics of amorphous silicon has an extremely thin amorphous silicon layer required for power generation, which is 1 μm or less, and also sandwiches the amorphous silicon layer. The two-layer electrodes are each 1 μm or less, and
By using inexpensive glass as the substrate, the ratio of the raw material cost is small, and a large cost reduction is expected due to mass production effects. Further, since it is a chemical vapor deposition method using plasma or a film forming method using sputtering or the like, it can be easily formed on a large area substrate. Furthermore, a solar cell module having a free shape can be formed by selecting the substrate material.

【０００３】地球環境問題が大きな関心を集める中で、
安価なガラス基板を用いた非晶質シリコン太陽電池モジ
ュールは低コストでの量産が可能であることから、大電
力用途へ需要が期待されている。ガラス基板を用いた非
晶質シリコン太陽電池のモジュールは、ガラス基板上に
形成した透明導電膜、非晶質シリコン層、裏面電極の３
層からなる構成が通常の構成方法である。しかしなが
ら、ガラス基板の面積が大きくなるにつれて、透明導電
膜の導電性の低さが問題となり、透明導電膜中に流れる
電流の損失が無視できなくなってしまう。そこで、この
問題に対処するために、透明導電膜、非晶質シリコン
層、裏面電極の３層が直列に接続するようにパターニン
グ形成する手法が通常取られている。この方法は図１に
示すように、透明導電膜、非晶質シリコン層、裏面電極
の各層に溝を形成し、ユニットセルを形成することによ
り成される。While the global environmental problems have attracted great attention,
Amorphous silicon solar cell modules using inexpensive glass substrates can be mass-produced at low cost, and thus are expected to be used for high power applications. An amorphous silicon solar cell module using a glass substrate has a transparent conductive film formed on the glass substrate, an amorphous silicon layer, and a back electrode.
A layered construction is the usual construction method. However, as the area of the glass substrate increases, the low conductivity of the transparent conductive film becomes a problem, and the loss of the current flowing in the transparent conductive film cannot be ignored. Therefore, in order to deal with this problem, a method of patterning so that three layers of a transparent conductive film, an amorphous silicon layer, and a back electrode are connected in series is usually taken. As shown in FIG. 1, this method is performed by forming a groove in each layer of a transparent conductive film, an amorphous silicon layer and a back surface electrode to form a unit cell.

【０００４】これらのパターニングには、マスク蒸着や
スクリーン印刷とエッチング除去を組み合わせた方法
や、高密度レーザー照射による加工等の手法が取られて
きた。しかしながら、マスク蒸着法は、ユニットセル分
割のために要するパターニング幅が大きくなるために、
発電面積が縮小し、結果的に発生電流の低下を招いてし
まう。またスクリーン印刷による方法では、同じく発電
面積が縮小する上、エッチング工程等が加わるために工
程が多くなってしまうという欠点がある。そこで、高密
度エネルギーレーザーの連続照射によるパターニング加
工方法が提案され、太陽電池製造のために開発されてき
た。For these patterning methods, methods such as mask vapor deposition, screen printing and etching removal, and processing by high-density laser irradiation have been used. However, since the mask vapor deposition method requires a large patterning width for dividing the unit cell,
The power generation area is reduced, resulting in a decrease in generated current. In addition, the method using screen printing has the disadvantage that the power generation area is also reduced and the number of steps is increased due to the addition of etching steps and the like. Therefore, a patterning method by continuous irradiation with a high-density energy laser has been proposed and developed for manufacturing a solar cell.

【０００５】以下、高密度エネルギーレーザーの連続照
射によるパターニング加工方法を用いた太陽電池の製造
方法について説明する。ガラス基板の上に透明導電膜を
形成し、集光レンズ等により高エネルギー密度状態に加
工したレーザー光を連続的に照射することにより、基板
上の透明導電膜を幾つかのユニットセルに分割形成す
る。この工程を透明導電膜のパターニングと称する。さ
らに、非晶質シリコン層を形成し、再び集光レンズ等に
より高エネルギー密度状態に加工したレーザー光を、透
明導電膜のパターニングの際に連続照射して形成した溝
に沿って照射することにより、非晶質シリコン層の選択
的な除去を行う。この工程を非晶質シリコン層のパター
ニングと称する。A method of manufacturing a solar cell using a patterning method by continuous irradiation with a high-density energy laser will be described below. By forming a transparent conductive film on a glass substrate and continuously irradiating it with a laser beam that has been processed into a high energy density state by a condenser lens etc., the transparent conductive film on the substrate is divided into several unit cells. To do. This process is called patterning of the transparent conductive film. Furthermore, by forming an amorphous silicon layer and irradiating it again with a laser beam processed into a high energy density state by a condenser lens etc. along the groove formed by continuous irradiation during patterning of the transparent conductive film. Then, the amorphous silicon layer is selectively removed. This process is called patterning of the amorphous silicon layer.

【０００６】続いて、裏面電極を形成する。この結果、
非晶質シリコン層上に形成された溝を介して裏面電極と
透明導電膜が接触し、電気的な導通状態を形成する。さ
らに、同じく高エネルギー密度状態に保たれたレーザー
光を照射することによって裏面電極の選択切断を実行
し、隣接のユニットセル同士が電流が一方向にのみ流れ
る状態を形成させる。この工程を裏面電極のパターニン
グと称する。このようにして、太陽電池モジュールの製
造を完成するに至る。Then, a back electrode is formed. As a result,
The back surface electrode and the transparent conductive film are in contact with each other through the groove formed on the amorphous silicon layer to form an electrically conductive state. Further, the back electrode is selectively cut by irradiating a laser beam which is also kept in a high energy density state, and a state in which current flows only in one direction between adjacent unit cells is formed. This step is called back electrode patterning. In this way, the manufacture of the solar cell module is completed.

【０００７】非晶質シリコン層の形成は、真空容器中で
プラズマＣＶＤ等の方法にて行うことが高効率太陽電池
の製造のためには必須の方法であり、また裏面電極の形
成も、同様に真空容器中で抵抗加熱法やスパッタ法、Ｅ
Ｂ蒸着法等の方法にて行うことが高効率太陽電池の製造
のためには必須の方法である。従来は、非晶質シリコン
層を形成した後に真空解除し、一旦大気中に取り出した
後に、非晶質シリコン層のパターニングを行い、さらに
裏面電極形成のために真空容器中に投入する方法が取ら
れてきた。The formation of the amorphous silicon layer is indispensable for the production of high efficiency solar cells by a method such as plasma CVD in a vacuum container, and the formation of the back electrode is the same. In a vacuum container, resistance heating method, sputtering method, E
Performing by a method such as B vapor deposition is an essential method for manufacturing a high-efficiency solar cell. The conventional method is to release the vacuum after forming the amorphous silicon layer, take it out into the air once, pattern the amorphous silicon layer, and then put it in a vacuum container to form the back electrode. Has been.

【０００８】製造工程の簡略化の立場から見れば、非晶
質シリコン層の形成と非晶質シリコン層のパターニング
と裏面電極の形成を一貫して真空中にて行うことが望ま
しい。しかしながら、非晶質シリコン層のパターニング
は、その位置合わせが微細な精度を要求される上、実用
に供するためには４０cm×１２０cmの基板を装着できる
だけの大型の光学テーブルを精度良くしかも高速で操作
することが必要となる。従って、真空中でパターニング
を連続して行うことは極めて困難な技術であると云わざ
るを得ない。From the standpoint of simplifying the manufacturing process, it is desirable to consistently perform the formation of the amorphous silicon layer, the patterning of the amorphous silicon layer, and the formation of the back electrode in a vacuum. However, the patterning of the amorphous silicon layer requires precise positioning, and in order to put it into practical use, a large optical table capable of mounting a 40 cm × 120 cm substrate can be operated accurately and at high speed. Will be required. Therefore, it must be said that continuous patterning in a vacuum is an extremely difficult technique.

【０００９】そのため、裏面電極形成後に、裏面電極と
透明導電膜の導通性をとるレーザー照射方法による方法
が過去において提案されている。特開平３ー１１７６８
において、非晶質シリコン層を形成する前に、あらかじ
め導電性のペーストをスクリーン印刷等によって形成し
ておき、裏面電極まで連続にて形成した後にレーザーを
用いたパターニングを行う方法が開示されている。しか
しながら、この方法は非晶質シリコン層の形成前に導電
性のペーストを印刷するという手順が必要になるため実
質的に工程の簡略化が図られていないばかりか、導電性
のペーストを印刷するのに数百μｍの幅を要するため
に、発電有効面積の減少を招くことになってしまう。ま
た、特開昭６４ー５１６７３においては、ドーパントガ
ス雰囲気中で裏面電極と非晶質シリコン層の導通を取る
ためにレーザー照射を行う方法が開示されているが、実
用に供するには新たな設備投資が必要となるために、工
程の簡略化による装置コストの引き下げという目的を充
分に達成させることができない。Therefore, a method by a laser irradiation method has been proposed in the past in which the back electrode and the transparent conductive film are electrically connected after the back electrode is formed. JP-A-3-11768
Discloses a method in which a conductive paste is formed in advance by screen printing or the like before forming the amorphous silicon layer, and the back electrode is continuously formed, and then patterning using a laser is performed. . However, since this method requires a procedure of printing a conductive paste before forming the amorphous silicon layer, the process is not substantially simplified and the conductive paste is printed. However, this requires a width of several hundreds of μm, which leads to a decrease in the effective power generation area. Further, Japanese Patent Laid-Open No. 64-51673 discloses a method in which laser irradiation is performed in order to establish conduction between the back electrode and the amorphous silicon layer in a dopant gas atmosphere. Since investment is required, it is not possible to sufficiently achieve the purpose of reducing the device cost by simplifying the process.

【００１０】[0010]

【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる太陽電
池モジュールの形成に際して、特にパターニング加工に
関連して、工程の簡略化を図ることと製造設備の簡略化
を図ることにより、製造に要するコストを削減すること
を目的としたものである。即ち、非晶質シリコン層のレ
ーザー照射のパターニング加工に発する問題において、
半月状の突起を有する邪魔板を照射レーザー光路の途中
に設置することにより、裏面電極形成後のレーザー照射
により透明導電膜と裏面電極の電気的導通を形成させる
ことが可能であることを見出し、本発明に到達した。SUMMARY OF THE INVENTION In the present invention, when forming such a solar cell module, the cost required for the production is reduced by simplifying the process and simplifying the production equipment, especially in connection with the patterning process. It is intended to reduce That is, in the problem that occurs in the patterning process of laser irradiation of the amorphous silicon layer,
By arranging a baffle plate having a half-moon-shaped protrusion in the middle of the irradiation laser optical path, it was found that it is possible to form electrical conduction between the transparent conductive film and the back electrode by laser irradiation after the back electrode is formed, The present invention has been reached.

【００１１】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明は、透明絶縁基板
上に、透明導電膜、非晶質シリコン層、裏面電極を順次
形成した構造を持ち、透明導電膜と裏面電極の間に導通
性を持たせた集積化太陽電池モジュールの製造方法にお
いて、該非晶質シリコン層と裏面電極を順次形成した
後、中心位置に半月形の突起を有する邪魔板を、レーザ
ー光路の途中に配置せしめてなるアーチ形の断面形状を
有するパルスレーザー光を連続的に照射せしめて、裏面
電極と透明導電膜の電気的な導通を隙間なく生じさせる
とともに、該生じせしめた導通部分の重なりをできるだ
け押さえるようにすることを特徴とする太陽電池モジュ
ールの製造方法に関する。The present invention has a structure in which a transparent conductive film, an amorphous silicon layer, and a back electrode are sequentially formed on a transparent insulating substrate, and there is conductivity between the transparent conductive film and the back electrode. In the method for manufacturing an integrated solar cell module having a structure, the amorphous silicon layer and the back surface electrode are sequentially formed, and then a baffle plate having a half-moon-shaped protrusion at the center position is arranged in the middle of the laser optical path. By continuously irradiating a pulsed laser beam having an arched cross-sectional shape, electrical conduction between the back electrode and the transparent conductive film is generated without a gap, and overlap of the generated conduction portions is suppressed as much as possible. The present invention relates to a method of manufacturing a solar cell module.

【００１２】まず、添付図面について説明する。図１
は、従来の太陽電池モジュールの断面図を示している。
図２は本発明の邪魔板を設置する支持体を示し、図３は
邪魔板の形状を示している。図４は、邪魔板の配置場所
を示している。図５は本発明に用いられるガウシアンビ
ームレーザー光のエネルギー分布を示している。図６
は、邪魔板により加工されたパルスレーザー光の断面形
状およびエネルギー強度分布を立体的に表現したもので
ある。図７は本発明により製造した太陽電池モジュール
の実施例の断面図を示している。図８〜図１０は、パル
スレーザー光の照射間隔を場合に分けて図示したもので
あり、それぞれ適性な場合（図８）、狭すぎる場合（図
９）、広すぎる場合（図１０）を示している。図１１
は、図３に示す邪魔板の半月状の突起部分を長方形に変
更したものであり、図１２は、図１１に示す邪魔板を用
いて、適正なパルス移動間隔にて照射した、非晶質シリ
コン層の改質部分を示したものである。図１３は、単な
る平板を用いて照射した場合のレーザーのエネルギー強
度分布を立体的に表現したものである。First, the attached drawings will be described. Figure 1
FIG. 4 shows a cross-sectional view of a conventional solar cell module.
FIG. 2 shows a support on which the baffle of the present invention is installed, and FIG. 3 shows the shape of the baffle. FIG. 4 shows the location of the baffle. FIG. 5 shows the energy distribution of the Gaussian beam laser light used in the present invention. Figure 6
Is a three-dimensional representation of the cross-sectional shape and energy intensity distribution of the pulsed laser light processed by the baffle plate. FIG. 7 shows a cross-sectional view of an embodiment of a solar cell module manufactured according to the present invention. FIGS. 8 to 10 show the irradiation intervals of the pulsed laser light in different cases, and show the case of suitability (FIG. 8), the case of too narrow (FIG. 9), and the case of too wide (FIG. 10). ing. Figure 11
12 is a case where the half-moon-shaped protrusions of the baffle shown in FIG. 3 are changed to a rectangle, and FIG. 12 is an amorphous material irradiated with an appropriate pulse movement interval using the baffle shown in FIG. The modified portion of the silicon layer is shown. FIG. 13 is a three-dimensional representation of the energy intensity distribution of the laser when a simple flat plate is used for irradiation.

【００１３】ここで、１はガラス基板、２は透明導電
膜、21〜24は分割された透明導電膜ユニット、３は非晶
質シリコン層、31〜34は分割された各非晶質シリコン層
ユニット、４は裏面金属電極、41〜44は分割された各裏
面金属電極ユニット、51は邪魔板の支持体、51a は枠
体、51b は台、51c はビス、52は邪魔板本体（半月状突
起）、 52aはスリット、52b は位置調整板、52c は、52
d ビス、53は邪魔板本体（長方形突起）、 53aはスリッ
ト、53b は位置調整板、53c 、52d はビス、61はレーザ
ー発振器、62〜64は折り返しミラー、65は集光レンズを
示す。さて、本発明における邪魔板は図２に示すような
頑強な支持体51と、図３に示すような上下及び左右に動
かすことが可能な邪魔板本体52によって構成されてい
る。Here, 1 is a glass substrate, 2 is a transparent conductive film, 21 to 24 are divided transparent conductive film units, 3 is an amorphous silicon layer, and 31 to 34 are divided amorphous silicon layers. Units 4 are back surface metal electrodes, 41 to 44 are divided back surface metal electrode units, 51 is a baffle plate support, 51a is a frame, 51b is a base, 51c is a screw, and 52 is a baffle plate body (half moon shape). Projection), 52a is a slit, 52b is a position adjustment plate, and 52c is a 52
d screw, 53 is a baffle plate main body (rectangular protrusion), 53a is a slit, 53b is a position adjusting plate, 53c and 52d are screws, 61 is a laser oscillator, 62 to 64 are folding mirrors, and 65 is a condenser lens. The baffle plate in the present invention is composed of a robust support 51 as shown in FIG. 2 and a baffle plate body 52 that can be moved up and down and left and right as shown in FIG.

【００１４】図２に示す様に頑強な支持体51は、直立す
る枠体51a と、それを支える台51bにより構成されてい
る。台51b は２つの長方形の孔を前後に有し、この孔に
ビス51c を立てることによって光学テーブルに位置決め
した後に固定することができる。直立する枠体は、１辺
が３cm程度の正方形の孔があいている。この孔の形状
は、四角である必要はなく、レーザー光が通過するのに
十分な大きさがあればよく、丸であっても三角であって
も構わない。さらに直立する枠体51a には左右に２個の
垂直方向に長い長方形の孔があいており、この孔を用い
て邪魔板本体52を固定できるようになっている。As shown in FIG. 2, a robust support body 51 is composed of an upright frame body 51a and a stand 51b for supporting it. The base 51b has two rectangular holes at the front and the rear, and it can be fixed after positioning on the optical table by setting screws 51c in the holes. The upright frame has square holes with a side of about 3 cm. The shape of this hole does not have to be square, and may be any size as long as it is large enough for laser light to pass through, and may be round or triangular. Further, the upright frame 51a has two vertically long rectangular holes on the left and right, and the baffle plate body 52 can be fixed by using these holes.

【００１５】図３に示すように、邪魔板本体52は，アー
チ形の突起を有したスリット52a と左右方向の位置決め
調整板52b とからなっている。スリット52a は四角の平
板の上に半月状の突起を有した構造を持っている。この
スリット52a には、下部に垂直方向に長い長方形の孔が
あいている。このスリットの孔と、位置決め調整板52b
に形成されたネジ部とを合わせ、かつビス52cにて固定
することによりその位置を垂直方向の自由な位置におい
て固定することができる。スリットは、半月状の突起部
分の端部および平板の上部において、その厚みは薄くで
きていることが望ましく、その厚みは邪魔板の端部にお
いて０．１mm以下であることが望ましく、さらに望まし
くは０．０５mm以下であることが望ましい。なぜなら
ば、このレーザー光が通過すること妨げる部分におい
て、レーザーの波長に対して厚い場合においては、レー
ザー光が干渉を起こし、照射部分においてエネルギー密
度の強弱を生じ、均一なエネルギー照射ができなくなっ
てしまうためである。As shown in FIG. 3, the baffle plate main body 52 is composed of a slit 52a having an arch-shaped projection and a horizontal positioning adjustment plate 52b. The slit 52a has a structure having a half-moon-shaped protrusion on a square flat plate. The slit 52a has a vertically long rectangular hole at the bottom. This slit hole and the positioning adjustment plate 52b
The position can be fixed at a free position in the vertical direction by aligning with the screw portion formed on the screw and fixing it with the screw 52c. It is preferable that the slit has a small thickness at the end of the half-moon-shaped protrusion and the upper part of the flat plate, and the thickness is preferably 0.1 mm or less at the end of the baffle, and more preferably. It is preferably 0.05 mm or less. This is because, in the part where the laser light is prevented from passing, when the laser light is thick with respect to the wavelength of the laser, the laser light interferes with each other and the energy density becomes strong and weak in the irradiated part, and uniform energy irradiation cannot be performed. This is because it ends up.

【００１６】スリット52a は位置決め調整板52b に固定
されており、枠体51a に設けられたビス孔に、位置決め
調整板の水平方向に長い長方形の孔に差し込んだビス52
d を用いて、スリットの水平方向位置を決定することが
できる。このようにして２組のビス52c と52d を用い
て、水平方向および垂直方向の位置を自由に調整するこ
とができるのである。この邪魔板は図４に示すように、
レーザー発振器61と集光レンズ65の間のある位置に設置
し、さらに正確には集光レンズ上に位置する折り返しミ
ラー64の直前に挿入することが好ましい。The slit 52a is fixed to the positioning adjusting plate 52b, and the screw 52 is inserted into a screw hole provided in the frame 51a into a rectangular hole long in the horizontal direction of the positioning adjusting plate.
The d can be used to determine the horizontal position of the slit. In this way, the horizontal and vertical positions can be freely adjusted using the two sets of screws 52c and 52d. This baffle is, as shown in Figure 4,
It is preferably installed at a certain position between the laser oscillator 61 and the condenser lens 65, and more accurately, it is preferably inserted immediately before the folding mirror 64 located on the condenser lens.

【００１７】つぎに、レーザー光の道筋について説明す
る。レーザー発振器から発振されたレーザー光は、アパ
ーチャーによって絞られることによってガウシアンビー
ムに成形される。そして、その断面形状は円形である。
このレーザー光が１個以上の折り返しミラーを経由した
後に、本発明で規定する邪魔板を通過する。このレーザ
ー光が邪魔板を通過した後、本発明で規定するように断
面形状を加工成形し、アーチ形状を持たせるのである。
さらに、図４記載の折り返しミラー62，63によって方向
を変えられた後に、集光レンズによってアーチ形状を保
ったまま高エネルギー密度レーザー光に変化させられて
基板表面に照射される。Next, the path of laser light will be described. Laser light emitted from the laser oscillator is shaped into a Gaussian beam by being focused by the aperture. The cross-sectional shape is circular.
This laser light passes through one or more folding mirrors and then passes through the baffle plate defined in the present invention. After the laser light passes through the baffle plate, the cross-sectional shape is processed and shaped to have an arch shape as defined in the present invention.
Further, after the direction is changed by the folding mirrors 62 and 63 shown in FIG. 4, the laser beam is changed into a high energy density laser beam while maintaining the arch shape by a condenser lens and is irradiated on the substrate surface.

【００１８】すなわち、本発明においては、中心位置に
半月形の突起を有する邪魔板を、レーザー光路の途中に
配置せしめてなるアーチ形の断面形状を有するパルスレ
ーザー光を連続的に照射せしめて、裏面電極と透明導電
膜の電気的な導通を隙間なく生じさせるとともに、該導
通部分の重なりをできるだけ押さえるようにすることを
特徴とするものである。That is, in the present invention, a baffle plate having a half-moon-shaped protrusion at the center position is continuously irradiated with pulsed laser light having an arch-shaped cross section formed by arranging the baffle plate in the middle of the laser light path. It is characterized in that the back electrode and the transparent conductive film are electrically connected to each other without a gap, and the overlapping of the conductive parts is suppressed as much as possible.

【００１９】以下、この意義について分説する。まず、
邪魔板のスリットにおける半月状の中心点とレーザー光
の中心点が一致するように、邪魔板の位置調整を行うこ
とが重要である。The significance of this will be explained below. First,
It is important to adjust the position of the baffle plate so that the center point of the half-moon shape in the slit of the baffle plate coincides with the center point of the laser beam.

【００２０】本発明において照射されるレーザー光は、
集光レンズによって高密度エネルギー状態に変換された
ガウシンアンビーム状のパルスレーザー光である。これ
は図５に示すように中心部分のエネルギーが最も高く、
ガウス分布状に中心からずれるに従って、その出力がエ
ネルギーが低下する形態を示している。さらに、レンズ
集光後のエネルギー密度は中心部分において１×１０⁷
J/cm² 以上であることが好ましい。実際のレーザー光
は、折り返しミラー等の汚れによって、真のガウシアン
ビーム形状から崩れてはいるが、中心部分付近が最も高
いエネルギー強度を示し、半径方向にずれるに従ってそ
のエネルギー強度が低下する傾向は同じであり、同様に
取り扱うことができる。The laser light irradiated in the present invention is
This is a Gaussian beam-shaped pulsed laser light converted into a high-density energy state by a condenser lens. This has the highest energy in the central part, as shown in Fig. 5,
The output shows a form in which the energy decreases as it deviates from the center in a Gaussian distribution. Further, the energy density after focusing the lens is 1 × 10 ⁷ in the central portion.
It is preferably J / cm ² or more. Although the actual laser beam is distorted from the true Gaussian beam shape due to dirt on the folding mirror, etc., the energy intensity is highest near the center part, and the energy intensity tends to decrease as it shifts in the radial direction. And can be handled similarly.

【００２１】その様な強度分布を持つエネルギーを、そ
のままガラス等の基板上に形成された薄膜に照射する
と、中心部分において最も大きな影響を与え、ここで薄
膜の蒸発や飛散と言ったアブレーション現象が発生し、
レーザーの照射部分における薄膜物質が飛散もしくは蒸
発する。このように、レーザーアブレーションを生じさ
せるのに必要なエネルギー密度は、非晶質シリコン層を
対象とする場合においては１×１０⁷ J/cm² 以上であ
る。When the thin film formed on a substrate such as glass is directly irradiated with energy having such an intensity distribution, the thin film formed on the substrate has the greatest effect in the central portion, and here, the ablation phenomenon such as evaporation and scattering of the thin film occurs. Occurs,
The thin-film substance scatters or evaporates at the laser irradiation portion. As described above, the energy density required to cause laser ablation is 1 × 10 ⁷ J / cm ² or more when the amorphous silicon layer is targeted.

【００２２】一方、中心部分から外れたエネルギー強度
の弱い部分においても、薄膜を除去するまでには至らな
くとも、そのエネルギーが十分に強い場合においては、
薄膜自身の構造変化を生じる。例えば、非晶質シリコン
層に適度なエネルギー強度のレーザー光が照射された場
合においては、非晶質シリコンが溶融状態となり、冷却
する過程において再凝固することにより結晶化を生じ、
その導電率が著しく向上する。この状態をうまく生かす
ことによって、透明導電膜、非晶質シリコン層、裏面電
極と堆積した層において、非晶質シリコン層の結晶化に
よる透明導電膜と裏面電極の電気的な導通を生じさせる
ことができるようになる。このような膜の構造変化を伴
うのに必要なレーザー光のエネルギー密度は１×１０⁶
J/cm² 以上である。On the other hand, even in the portion where the energy intensity is deviated from the central portion and the energy is sufficiently strong even if the thin film is not removed,
The structure of the thin film itself changes. For example, when the amorphous silicon layer is irradiated with a laser beam having an appropriate energy intensity, the amorphous silicon becomes in a molten state and recrystallizes in the cooling process to cause crystallization,
Its conductivity is significantly improved. By making good use of this state, in the layer deposited with the transparent conductive film, the amorphous silicon layer, and the back electrode, electrical conduction between the transparent conductive film and the back electrode due to crystallization of the amorphous silicon layer is generated. Will be able to. The energy density of the laser beam required to accompany such a structural change of the film is 1 × 10 ^6.
J / cm ² or more.

【００２３】従って、非晶質シリコン層や裏面電極を除
去することなく、非晶質シリコン層を導通性のものに変
化させ、透明導電膜と裏面電極の間の電気導電性を持た
せるには、適度な強度のエネルギーを持つレーザーを選
択的に与えることが重要であり、そのエネルギー密度範
囲は、１×１０⁷ J/cm² 以下でかつ１×１０⁶ J/cm²以
上であることになる。本発明においては、そのために、
ガウシアンビームの形状を利用し、中心部分のエネルギ
ー強度の強い部分を除外して、周辺部の適度なエネルギ
ー強度を持つ部分を選択的に照射させるようにする。す
なわち、レーザー光を本発明で規定する特定の邪魔板を
通過させることにより、エネルギーの最も強い中心部分
が、邪魔板の中心の突起部分によって影となり、適度な
強度のエネルギーを持つ部分のみが選択的に残ったアー
チ形の断面形状をもつレーザー光が形成されるのであ
る。Therefore, it is necessary to change the amorphous silicon layer to a conductive one without removing the amorphous silicon layer and the back surface electrode so as to make the transparent conductive film and the back surface electrode electrically conductive. It is important to selectively give a laser having an appropriate intensity of energy, and the energy density range is 1 × 10 ⁷ J / cm ² or less and 1 × 10 ⁶ J / cm ² or more. Become. In the present invention, therefore,
By utilizing the shape of the Gaussian beam, the central portion with high energy intensity is excluded, and the peripheral portion with appropriate energy intensity is selectively irradiated. That is, by passing the laser beam through the specific baffle plate defined in the present invention, the central part having the strongest energy is shaded by the protruding part at the center of the baffle plate, and only the part having the energy of an appropriate intensity is selected. The laser light having the arch-shaped cross-sectional shape that remains is formed.

【００２４】図６は半月状の邪魔板により成形したレー
ザー光の断面形状およびエネルギー強度分布を立体的に
表現したものである。このレーザービームは、図５に示
すエネルギー密度の高い中心部分が、半月状の突起によ
り影となり部分が除外されている。FIG. 6 is a three-dimensional representation of the cross-sectional shape and energy intensity distribution of laser light formed by a half-moon shaped baffle plate. In this laser beam, the central portion having a high energy density shown in FIG. 5 is shaded by a half-moon-shaped projection, and the portion is excluded.

【００２５】このようにして形成されたレーザー光を基
板表面に照射することにより、レーザー照射部分におけ
る非晶質シリコン層が導通性を持つに至り、透明導電膜
と裏面電極の電気的導通が生じるようになるのである。
このようにして構成した太陽電池モジュールの断面構造
を示したのが図７である。図７中、斜線にて示された部
分（31b 、32b 、33b ）が、パルスレーザーの照射によ
り電気導電性をもつに到ったシリコン層を示すのであ
る。By irradiating the surface of the substrate with the laser beam thus formed, the amorphous silicon layer in the laser-irradiated portion becomes conductive, and the transparent conductive film and the back electrode are electrically connected. It will be.
FIG. 7 shows the cross-sectional structure of the solar cell module configured in this way. In FIG. 7, the shaded portions (31b 1, 32b 2, 33b 2) show the silicon layer which has become electrically conductive by the irradiation of the pulsed laser.

【００２６】そして、本発明において注意すべきは、か
くして形成されたアーチ形の断面形状を有するパルスレ
ーザー光を、連続的に照射せしめて( 非晶質シリコン層
の所定の箇所の改質を行わしめて )、かくして、裏面電
極と透明導電膜の電気的な導通を隙間なく生じさせると
ともに、該生じせしめた導通部分( すなわち非晶質シリ
コンの改質された部分 )の重なりをできるだけ押さえる
ようにすることなのである。In the present invention, it should be noted that the pulsed laser light having the arch-shaped cross section thus formed is continuously irradiated (a predetermined portion of the amorphous silicon layer is modified. Thus, electrical conduction between the back electrode and the transparent conductive film is generated without a gap, and the overlap between the generated conduction portions (that is, the modified portion of amorphous silicon) is suppressed as much as possible. It is that.

【００２７】この点について、さらに図を参照しながら
説明するに、図８はスリットにより成形したパルスレー
ザー光を、基板表面に連続的に照射した様子を描いたも
のであるが、照射パルスの移動間隔については、レーザ
ーの発振周波数を操作するＱスイッチ周波数と、基板の
移動速度を制御するステージ走査速度によって制御する
ことができる。この時、照射パルスの移動間隔は、アー
チ形状やその大きさを考慮して容易に決定することがで
きる。良好な電気的接触を得るための適性なパルス移動
間隔は、図８に示すようにアーチ形状に殆ど重なりが無
く、かつ密に詰まっている状態である。This point will be described further with reference to the drawings. FIG. 8 shows a state in which pulsed laser light shaped by a slit is continuously irradiated to the substrate surface. The interval can be controlled by the Q switch frequency that operates the oscillation frequency of the laser and the stage scanning speed that controls the moving speed of the substrate. At this time, the movement interval of the irradiation pulse can be easily determined in consideration of the arch shape and its size. A suitable pulse movement interval for obtaining good electrical contact is a state in which the arch shapes have almost no overlap and are closely packed as shown in FIG.

【００２８】レーザーパルスの外径をＲ〔μｍ〕とし、
半月状の突起による影の部分の半径をｒ〔μｍ〕とする
と、適性なレーザーパルス間隔はＲ−ｒ〔μｍ〕と決定
できる。このようにすることにより、レーザーパルスの
照射による非晶質シリコン層の改質部分が、隙間無く連
続した状態にすることができるとともに、その重なりを
押さえることができる。パルスごとのアーチ形状があま
り重なり合う状況になった場合、非晶質シリコン層、裏
面電極ともに、かなり部分が消失してしまう。一方、パ
ルスごとのアーチ形状に、間隔が生じた場合、電気的接
触の取れている部分の面積が相対的に小さくなり、充分
な電気的接触をとることができなくなってしまうのであ
る。The outer diameter of the laser pulse is R [μm],
An appropriate laser pulse interval can be determined as R−r [μm], where r [μm] is the radius of the shadow portion formed by the half-moon-shaped projection. By doing so, the modified portion of the amorphous silicon layer due to the laser pulse irradiation can be in a continuous state without a gap, and the overlapping can be suppressed. If the arch shapes for each pulse overlap each other, a considerable portion of both the amorphous silicon layer and the back electrode will disappear. On the other hand, if there is a space in the arch shape for each pulse, the area of the portion where electrical contact is made becomes relatively small, and it becomes impossible to make sufficient electrical contact.

【００２９】レーザーパルス移動間隔は、Ｑスイッチ周
波数：Ｑ〔ｋＨｚ〕と、ステージ走査速度Ｖ〔mm/s〕の
比、Ｖ／Ｑ〔μｍ〕によって決定することができる。即
ちレーザー操作条件の選定にあたり、適性なレーザーパ
ルス移動間隔Ｒ−ｒ〔μｍ〕になるように、Ｑスイッチ
周波数と、ステージ走査速度の比であるＶ／Ｑ〔μｍ〕
に一致するようにすれば良好な電気的接触が期待でき
る。即ち、 Ｒ−ｒ〔μｍ〕＝ Ｖ／Ｑ〔μｍ〕 と記述することができる状態にすることにより目的を達
しうるのである。The laser pulse movement interval can be determined by the ratio of the Q switch frequency: Q [kHz] to the stage scanning speed V [mm / s], V / Q [μm]. That is, in selecting the laser operation condition, V / Q [μm], which is the ratio of the Q switch frequency and the stage scanning speed, is set so that the appropriate laser pulse movement interval R−r [μm] is obtained.
It is expected that good electrical contact can be expected. That is, the purpose can be achieved by setting the state such that R-r [μm] = V / Q [μm] can be described.

【００３０】従って、上式から推定されるように、アー
チ形状の照射するレーザーエネルギー密度範囲を、１×
１０⁷ J/cm² 以下でかつ１×１０⁶ J/cm² 以上に維持で
きるレーザーを用いれば、Ｑスイッチ周波数を上げると
ともに、ステージ走査速度を上げることにより、適正な
パルス移動間隔を維持し、良好な電気的接触を期待する
ことができるのである。Therefore, as estimated from the above equation, the range of the laser energy density of the arch-shaped irradiation is 1 ×.
By using a laser that can maintain 10 ⁷ J / cm ² or less and 1 × 10 ⁶ J / cm ² or more, an appropriate pulse movement interval can be maintained by increasing the Q switch frequency and the stage scanning speed. Good electrical contact can be expected.

【００３１】Ｑスイッチ操作付きＮｄ：ＹＡＧ加工レー
ザーにおいては、Ｑスイッチ周波数が１ｋＨｚ以上２０
ｋＨｚ以内でかつステージ操作速度５mm/s以上で４００
mm/s以下が適正な操作範囲である。しかしながら、これ
はレーザーの性能に大きく依存するものであり、最大出
力が小さなものは、最大Ｑスイッチ周波数及びステージ
走査速度は低下する。In the Nd: YAG processing laser with Q switch operation, the Q switch frequency is 1 kHz or more and 20
400 within 5 kHz and stage operation speed of 5 mm / s or more
The proper operating range is below mm / s. However, this largely depends on the performance of the laser, and the maximum Q-switch frequency and the stage scanning speed are reduced when the maximum output is small.

【００３２】これに対して、図９に示すようにアーチ形
の外径Ｒ〔μｍ〕に比較して、パルス移動間隔Ｖ／Ｑ
〔μｍ〕が狭く、アーチ形状に重なりが生じている場合
については、非晶質シリコン層及び裏面電極が消失また
はダメージを受け、充分に高い電気導電性をもてなくな
ってしまう。この結果、得られる太陽電池の直列抵抗が
増大し、高効率の太陽電池モジュールを製造することが
できなくなってしまうのである。即ち、図９に示す例に
おいては、 Ｒ−ｒ〔μｍ〕＞ Ｖ／Ｑ〔μｍ〕
と記述することができる状態にあると言える。On the other hand, as shown in FIG. 9, in comparison with the outer diameter R [μm] of the arc shape, the pulse movement interval V / Q
In the case where [μm] is narrow and the arch shape is overlapped, the amorphous silicon layer and the back electrode are lost or damaged, and the sufficiently high electric conductivity is lost. As a result, the series resistance of the obtained solar cell increases, and it becomes impossible to manufacture a highly efficient solar cell module. That is, in the example shown in FIG. 9, R−r [μm]> V / Q [μm]
It can be said that it is in a state where it can be described.

【００３３】一方、図１０に示すようにアーチ形の外径
Ｒ〔μｍ〕に比較してパルス移動間隔Ｖ／Ｑ〔μｍ〕が
広く、アーチ形状間隔に隙間がある場合には、充分に高
い電気導通性を有した部分の面積が相対的に狭くなって
しまう。その結果、太陽電池の直列抵抗が増大し、高効
率の太陽電池を製造することができなくなってしまう。
即ち、図１０に示す例においては、 Ｒ−ｒ〔μｍ〕＜ Ｖ／Ｑ〔μｍ〕
となる状態にあると表現できる。On the other hand, as shown in FIG. 10, the pulse movement interval V / Q [μm] is wider than the outer diameter R [μm] of the arch shape, and is sufficiently high when there is a gap in the arch shape interval. The area of the portion having electrical conductivity becomes relatively small. As a result, the series resistance of the solar cell increases and it becomes impossible to manufacture a highly efficient solar cell.
That is, in the example shown in FIG. 10, R−r [μm] <V / Q [μm]
Can be expressed as

【００３４】従って、高効率の太陽電池モジュールを製
造するためには、照射エネルギー密度範囲が、１×１０
⁷ J/cm² 以下でかつ１×１０⁶ J/cm² 以上であるレーザ
ー光のアーチ形状になるよう、本発明に開示したように
形成するとともに、レーザーパルスの照射条件を操作し
て、次式、 Ｒ−ｒ〔μｍ〕＝ Ｖ／Ｑ〔μｍ〕 で表される適性なパルス間隔で照射することが好ましい
のである。以下、実施例により本発明の実施の態様の一
例を説明する。なお、実施例においては、透光性である
ガラス基板を用いた例を図７に基づいて説明する。Therefore, in order to manufacture a highly efficient solar cell module, the irradiation energy density range is 1 × 10.
It is formed as disclosed in the present invention so that the laser light has an arch shape of ⁷ J / cm ² or less and 1 × 10 ⁶ J / cm ² or more, and the laser pulse irradiation condition is manipulated to Irradiation is preferably performed at an appropriate pulse interval represented by the formula: R-r [μm] = V / Q [μm]. Hereinafter, an example of an embodiment of the present invention will be described with reference to examples. In the examples, an example using a translucent glass substrate will be described with reference to FIG. 7.

【００３５】[0035]

【実施例】【Example】

実施例１ ガラス基板１上に酸化錫からなる透明導電膜２を、減圧
プラズマ化学気相蒸着法により厚み１μｍの膜を形成
し、１０cm×１０cmのサイズに切り出した後に、基板表
面をブラシ洗浄により洗浄し付着の異物を除去した。洗
浄した透明導電膜付きのガラス基板を水平ＸＹ軸方向に
可動なステージにのせた。レーザーを発振させると同時
に、可動ステージを直線的に移動させながらレーザーを
連続照射させ、透明導電膜を分離分割させることによ
り、透明導電膜ユニット21、22、23、24を形成した。こ
の時に用いるレーザーは基板１に対して殆ど吸収のない
波長をもつものを選択した。選択される波長の範囲とし
ては、３５０ｎｍから２０００ｎｍであることが望まし
い。実施例にあたっては、波長１０６４ｎｍのＱスイッ
チ付きＮｄ：ＹＡＧレーザーを用いた。照射レーザーの
パルス当たりのエネルギーは１×１０⁸ Ｊ／cm² 以上に
なるように調整し、長焦点レンズにより透明導電膜上に
結像するように位置合わせを行い、基板表面に照射幅が
４０から５０μｍになるように設定した。Ｑスイッチ周
波数は５ｋＨｚとし、可動ステージの移動速度は１００
mm/sとした。Example 1 A transparent conductive film 2 made of tin oxide was formed on a glass substrate 1 by a low pressure plasma chemical vapor deposition method to form a film having a thickness of 1 μm, cut into a size of 10 cm × 10 cm, and then the substrate surface was washed with a brush. Cleaning was performed to remove foreign matter attached. The washed glass substrate with the transparent conductive film was placed on a stage movable in the horizontal XY axis directions. At the same time as oscillating the laser, the laser was continuously irradiated while linearly moving the movable stage to separate and divide the transparent conductive film, thereby forming the transparent conductive film units 21, 22, 23, and 24. As the laser used at this time, a laser having a wavelength with which the substrate 1 is hardly absorbed was selected. The wavelength range selected is preferably 350 nm to 2000 nm. In the examples, an Nd: YAG laser with a Q switch having a wavelength of 1064 nm was used. The energy per pulse of the irradiation laser is adjusted to be 1 × 10 ⁸ J / cm ² or more, and the position is adjusted so that an image is formed on the transparent conductive film by the long focus lens. To 50 μm. The Q switch frequency is 5 kHz, and the moving speed of the movable stage is 100
mm / s.

【００３６】さらに、このようにして透明導電膜の分割
形成を行ったガラス基板を、プラズマ化学気相蒸着法に
より、真空中にてシラン等の水素化珪素系ガスを用いて
非晶質シリコン層を２００〜１０００ｎｍの厚みになる
ように形成した。続いてターゲットにＡｇを用いたスパ
ッタ蒸着法にて、Ａｇ薄膜を３０００Å形成し、さらに
同じくスパッタ蒸着法にてＡｌを１０００Å形成するこ
とにより、裏面電極を形成した。Further, the glass substrate on which the transparent conductive film is divided and formed in this manner is subjected to an amorphous silicon layer by a plasma chemical vapor deposition method using a silicon hydride gas such as silane in a vacuum. Was formed to have a thickness of 200 to 1000 nm. Subsequently, a back electrode was formed by forming an Ag thin film at 3000 Å by a sputter deposition method using Ag as a target and further forming Al at 1000 Å by a sputter deposition method.

【００３７】裏面電極の形成後、レンズによって集光し
た高密度エネルギーを有したパルスレーザー光の照射に
よりパターニング加工を行った。パルスレーザーは、透
明導電膜の切断の時と同様に直線的に照射パルスが繋が
るようにすることにより、隣接ユニットセルとの電気的
断絶状態を生じせしめるために行う。用いたレーザーは
Ｑスイッチ付きのＮｄ：ＹＡＧレーザーであり、その波
長は、非晶質シリコン層に吸収が高くかつ透明導電膜及
びガラス基板に吸収の低い波長である５３２ｎｍを選択
した。このパルスレーザーの照射位置は、透明導電膜の
照射位置から１００μｍ以上離れた位置で行った。その
照射幅は４０μｍから５０μｍの範囲に入るように設定
し、長焦点レンズにより透明導電膜上に結像するように
位置合わせを行って照射した。本実施例においては、Ｑ
スイッチ周波数を２ｋＨｚとし、照射レーザーのパルス
当たりのエネルギーは１×１０⁷ Ｊ／cm² 以上になるよ
うに制御し、かつ可動ステージの移動速度は６０mm/sと
した。このように、レンズによって集光した高密度エネ
ルギーを有したパルスレーザー光を連続的に照射するこ
とにより41a 、42a ，43a に示す分割溝を形成できる。After the formation of the back electrode, patterning was performed by irradiating a pulsed laser beam having a high density energy condensed by a lens. The pulse laser is used to cause an electrical disconnection between adjacent unit cells by linearly connecting the irradiation pulses as in the case of cutting the transparent conductive film. The laser used was an Nd: YAG laser with a Q switch, and its wavelength was selected to be 532 nm, which has a high absorption in the amorphous silicon layer and a low absorption in the transparent conductive film and the glass substrate. The irradiation position of this pulse laser was 100 μm or more away from the irradiation position of the transparent conductive film. The irradiation width was set so as to fall within the range of 40 μm to 50 μm, and the irradiation was performed by aligning with a long focus lens so that an image was formed on the transparent conductive film. In this embodiment, Q
The switch frequency was set to 2 kHz, the energy per pulse of the irradiation laser was controlled to be 1 × 10 ⁷ J / cm ² or more, and the moving speed of the movable stage was set to 60 mm / s. In this way, the divided grooves 41a, 42a, and 43a can be formed by continuously irradiating the pulsed laser light having high-density energy collected by the lens.

【００３８】引き続いて、裏面電極と透明導電膜の間に
導通性を持たせることにより、隣接ユニットセル間の電
気的接続状態を形成せしめるために、パルスレーザー光
の連続照射を行った。用いたレーザー光の波長は、５３
２ｎｍのＱスイッチ付きＮｄ：ＹＡＧレーザーとした。
また、このレーザーの最大出力は、Ｑスイッチ周波数２
ｋＨｚにおいて、０．５Ｗであった。長焦点レンズによ
り基板表面に結像するように位置合わせを行った上で、
照射レーザーのパルス当たりのエネルギーは中心部分に
おいて１×１０⁷ Ｊ／cm² 以上となるように制御した。
この時、薄膜がレーザー照射によって変質した部分は円
状で、その半径は約５０μｍであった。そして、この時
の波長５３２ｎｍのレーザー出力は０．２Ｗであった。Subsequently, continuous irradiation of pulsed laser light was performed in order to form an electrical connection between adjacent unit cells by providing electrical conductivity between the back electrode and the transparent conductive film. The wavelength of the laser light used is 53
A 2 nm Nd: YAG laser with a Q switch was used.
The maximum output of this laser is Q switch frequency 2
It was 0.5 W at kHz. After performing alignment so as to form an image on the substrate surface with the long focus lens,
The energy per pulse of the irradiation laser was controlled to be 1 × 10 ⁷ J / cm ² or more in the central portion.
At this time, the portion of the thin film which was altered by laser irradiation was circular and had a radius of about 50 μm. The laser output at a wavelength of 532 nm at this time was 0.2 W.

【００３９】次に、レーザー光路に半円状の突起を有し
た薄い厚みを持つ邪魔板を、半円状の突起部分がレーザ
ー光の中心部分を妨げるように配置せしめた。この状態
で基板表面にレーザー照射した形状は、アーチ形状の外
径半径は５０μｍであり、かつ半円状の影の部分の半径
は３０μｍであった。Next, a baffle plate having a thin thickness and having semicircular projections in the laser light path was arranged so that the semicircular projections interfere with the central portion of the laser light. In this state, the surface of the substrate was irradiated with a laser, and the outer diameter radius of the arch shape was 50 μm, and the radius of the semicircular shadow portion was 30 μm.

【００４０】加工ステージに基板を設置した後に、パル
スレーザー光を連続的にステージを移動させながら照射
した。この時、レーザーの操作条件は、Ｑスイッチ周波
数を２ｋＨｚとし、可動ステージの走査速度Ｖを４０mm
/sとした。これは図８に示すように、外半径５０μｍ、
影部分の半径３０μｍのアーチ形状が連続的に繋がるよ
うに、１パルスごとの移動距離が２０μｍとなるように
設定したためである。即ち、この設定状態において、Ｑ
スイッチ周波数が２ｋＨｚ，ステージ走査速度が４０
〔ｍｍ／ｓ〕であるから、パルス移動距離は２０〔μ
ｍ〕である。さらに、アーチ外径が５０〔μｍ〕、影部
分半径が３０〔μｍ〕であるので、 Ｒ−ｒ〔μｍ〕＝ Ｖ／Ｑ〔μｍ〕 ５０−３０〔μｍ〕＝ ２０〔μｍ〕 となり、適正なレーザーパルス照射間隔にあることがわ
かる。After the substrate was placed on the processing stage, pulsed laser light was applied while continuously moving the stage. At this time, the operating conditions of the laser are that the Q switch frequency is 2 kHz and the scanning speed V of the movable stage is 40 mm.
/ s. This has an outer radius of 50 μm, as shown in FIG.
This is because the moving distance for each pulse is set to 20 μm so that the arched shape with a radius of 30 μm in the shadow portion is continuously connected. That is, in this setting state, Q
Switch frequency is 2 kHz, stage scanning speed is 40
Since it is [mm / s], the pulse moving distance is 20 [μ
m]. Further, since the arch outer diameter is 50 [μm] and the shadow portion radius is 30 [μm], R−r [μm] = V / Q [μm] 50-30 [μm] = 20 [μm], which is appropriate. It can be seen that there are various laser pulse irradiation intervals.

【００４１】またレーザーを照射させる位置は、図７
中、31b 、32b 、33b である。このようにして、31b 、
32b 、33b に示すような非晶質シリコン層における斜線
部分が、レーザーの照射により改質され、電気的な導通
性を持つに至った。このようにして最終的に、図７に示
すように複数の分離分割されたユニットセルが構成さ
れ、集積型太陽電池素子が形成できる。この時、この太
陽電池に光が照射された時に発生する電流は、１つの部
分に注目して見れば、33→23→32b →42→32→22→31b
→41というように流れ、図７に示す集積型太陽電池素子
に関しては、電極41が陽極、電極44が負極に相当する端
子に電流電圧測定器を接続することにより、その電流電
圧特性を評価することができる。The position of laser irradiation is shown in FIG.
Inside are 31b, 32b, and 33b. In this way, 31b,
The shaded areas in the amorphous silicon layer as shown in 32b and 33b were modified by laser irradiation and became electrically conductive. In this way, finally, as shown in FIG. 7, a plurality of separated and divided unit cells are configured, and an integrated solar cell element can be formed. At this time, the current generated when the solar cell is irradiated with light is 33 → 23 → 32b → 42 → 32 → 22 → 31b
→ 41, and the current-voltage characteristic of the integrated solar cell element shown in FIG. 7 is evaluated by connecting a current-voltage measuring device to a terminal corresponding to the electrode 41 as an anode and the electrode 44 as a negative electrode. be able to.

【００４２】実施に当たっては、１２段の分割ユニット
セルによって構成される１０cm角サブモジュールを作製
した。この太陽電池モジュールをＡＭ１．５のソーラー
シュミレーターにて評価した結果、得られた１０cm角太
陽電池サブモジュールの変換効率は９．２％であった。
また、各ユニットセルの並列抵抗を評価すると、１００
〜５００Ω程度の水準にあり、夫々のセルの直列抵抗を
評価したところ、夫々０．７〜０．８Ω・cmの範囲にあ
った。In practice, a 10 cm square sub-module composed of 12 stages of divided unit cells was produced. As a result of evaluating this solar cell module with a solar simulator of AM1.5, the conversion efficiency of the obtained 10 cm square solar cell submodule was 9.2%.
Moreover, when the parallel resistance of each unit cell is evaluated, it is 100
When the series resistance of each cell was evaluated, it was in the range of 0.7 to 0.8 Ω · cm.

【００４３】実施例２ 以下、実施例２の場合について説明する。用いる基板お
よび裏面電極の形成後のパターニング加工までは、実施
例１と全く同一である。透明導電膜と裏面電極間の導通
性をもたせるための、パルスレーザー照射に際して、Ｑ
スイッチ周波数１０ｋＨｚにおいて、２．５Ｗの５３２
ｎｍのレーザー光を発振できる性能をもつレーザーを用
いて、太陽電池モジュールの製造を行った。Example 2 Hereinafter, the case of Example 2 will be described. The substrate used and the patterning process after formation of the back surface electrode are completely the same as those in the first embodiment. When irradiating with a pulsed laser in order to have conductivity between the transparent conductive film and the back electrode, Q
2.5W 532 at a switch frequency of 10 kHz
A solar cell module was manufactured using a laser having the capability of oscillating a laser beam of nm.

【００４４】Ｑスイッチ周波数１０ｋＨｚで、かつレー
ザー出力１Ｗの時に、基板表面上に照射することにより
改質された非晶質シリコン層の範囲は円状であり、その
半径は５０μｍであった。また、この結果、中心部分に
おける照射レーザーエネルギー密度は１×１０⁷ Ｊ／cm
² 以上となるように制御された。このレーザーを用い、
実施例１において用いた邪魔板をレーザー光の中心に設
置し、ステージ走査速度Ｖ＝２００mm/sの条件で操作し
たところ、図８に示したものとほぼ同じ形状の改質部分
が残された。When the Q switch frequency was 10 kHz and the laser output was 1 W, the range of the amorphous silicon layer modified by irradiation on the substrate surface was circular, and the radius was 50 μm. Further, as a result, the irradiation laser energy density in the central portion was 1 × 10 ⁷ J / cm 2.
Controlled to be ² or more. With this laser,
When the baffle plate used in Example 1 was placed at the center of the laser beam and operated under the conditions of stage scanning speed V = 200 mm / s, a modified portion having substantially the same shape as that shown in FIG. 8 remained. .

【００４５】実施例１と同じく、１２段の分割ユニット
セルによって構成される１０cm角サブモジュールを作製
し、ＡＭ１．５のソーラーシュミレーターにて評価した
結果、得られた１０cm角太陽電池サブモジュールの変換
効率は８．９％であった。従って、 Ｒ−ｒ〔μｍ〕＝ Ｖ／Ｑ〔μｍ〕 の条件で行うことにより、高効率の太陽電池モジュール
が製造できた。また、各ユニットセルの並列抵抗を評価
すると、１００〜５００Ω程度の水準にあり、夫々のセ
ルの直列抵抗を評価したところ、０．７〜０．８Ω・cm
の範囲にあった。As in Example 1, a 10 cm square sub-module composed of 12 stages of divided unit cells was prepared and evaluated by an AM1.5 solar simulator. As a result, the conversion of the obtained 10 cm square solar cell sub-module was performed. The efficiency was 8.9%. Therefore, a high efficiency solar cell module could be manufactured by carrying out under the condition of R−r [μm] = V / Q [μm]. Moreover, when the parallel resistance of each unit cell is evaluated, it is at a level of about 100 to 500 Ω. When the series resistance of each cell is evaluated, it is 0.7 to 0.8 Ω · cm.
Was in the range.

【００４６】実施例３ 以下、実施例３の場合について説明する。用いる基板お
よび裏面電極の形成後のパターニング加工工程までの手
順及び、用いたレーザーについては、実施例１と全く同
一である。実施例３においては、邪魔板の形状を変更
し、図１１に示すように、半月状の突起部分を長方形の
ものに変更した。その結果、改質された非晶質シリコン
層の部分の形状は、図１２に示すようにな形状であっ
た。即ち、長方形の角部については光の干渉が生じ、や
やぼやけた形となったが、影部分の面積は、縦方向がｒ
＝３０μｍ、横方向が２ｒ＝６０μｍであり、その改質
部分の範囲は、ほぼアーチ形状と言えるものであった。
さらにこれは、 Ｒ−ｒ〔μｍ〕＝ Ｖ／Ｑ〔μｍ〕 の条件がほぼ成り立つ条件であるといえる。Third Embodiment The case of the third embodiment will be described below. The procedure up to the patterning process after forming the substrate to be used and the back electrode and the laser used are exactly the same as in Example 1. In Example 3, the shape of the baffle was changed, and as shown in FIG. 11, the half-moon-shaped protrusion was changed to a rectangular shape. As a result, the modified amorphous silicon layer had a shape as shown in FIG. That is, light interference occurs at the corners of the rectangle and the shape becomes slightly blurred, but the area of the shadow portion is r in the vertical direction.
= 30 μm, 2r = 60 μm in the lateral direction, and the range of the modified portion was almost an arch shape.
Furthermore, it can be said that this is a condition that the condition of R−r [μm] = V / Q [μm] is substantially satisfied.

【００４７】この結果、実施例１と同じく、１２段の分
割ユニットセルによって構成される１０cm角サブモジュ
ールを作製し、ＡＭ１．５のソーラーシュミレーターに
て評価したところ、８．８％の変換効率をもつ１０cm角
太陽電池サブモジュールが得られた。また、各ユニット
セルの並列抵抗を評価すると、１００〜５００Ω程度の
水準にあり、夫々のセルの直列抵抗を評価したところ、
０．７〜０．９Ω・cmの範囲にあった。As a result, as in the case of Example 1, a 10 cm square sub-module composed of 12 units of divided unit cells was produced and evaluated by an AM1.5 solar simulator, and a conversion efficiency of 8.8% was obtained. A 10 cm square solar cell submodule having the above structure was obtained. Further, when the parallel resistance of each unit cell is evaluated, it is at a level of about 100 to 500Ω, and when the series resistance of each cell is evaluated,
It was in the range of 0.7 to 0.9 Ω · cm.

【００４８】比較例１ 以下、比較例１を用いて説明する。この比較例１におい
ては、実施例として用いる基板、モジュール製造の順序
についてほぼ同じであるが、非晶質シリコン層に導電性
を持たせるためのレーザー光の照射条件が異なってい
る。Comparative Example 1 Hereinafter, Comparative Example 1 will be described. In Comparative Example 1, the substrate used as an example and the order of manufacturing the module are almost the same, but the irradiation conditions of the laser beam for making the amorphous silicon layer conductive are different.

【００４９】レーザーの操作条件は、Ｑスイッチ周波数
を２ｋＨｚとし、可動ステージの走査速度Ｖを１０mm/s
とした。この結果、図９に示すように、１パルスごとの
アーチ形状が重なり合う状況になっており、その結果、
非晶質シリコン層、裏面電極ともにかなり部分が消失し
て仕舞っている。このため、充分な電気的接触をとるこ
とができず、直列抵抗の増大が見られた。このようにし
て作製した太陽電池モジュールの変換効率は低く、５％
であった。また、この太陽電池モジュールについて、各
ユニットセルの並列抵抗を評価すると、１００〜５００
Ω程度の水準にあり、夫々のセルの直列抵抗を評価した
ところ、２〜３Ω・cmの範囲にあった。The operating conditions of the laser are that the Q switch frequency is 2 kHz and the scanning speed V of the movable stage is 10 mm / s.
And As a result, as shown in FIG. 9, the arch shapes for each pulse overlap each other, and as a result,
Both the amorphous silicon layer and the back surface electrode have disappeared, and a considerable portion has disappeared. For this reason, sufficient electrical contact could not be obtained, and an increase in series resistance was observed. The conversion efficiency of the solar cell module manufactured in this way is low and is 5%.
Met. Moreover, when the parallel resistance of each unit cell is evaluated for this solar cell module, it is 100 to 500.
When the series resistance of each cell was evaluated, it was in the range of 2-3 Ω · cm.

【００５０】比較例２ 以下、比較例２を用いて説明する。この比較例２におい
ては、比較例１と同様に、実施例として用いる基板、モ
ジュール製造の順序についてほぼ同じであるが、非晶質
シリコン層に導電性を持たせるためのレーザー光の照射
条件が異なっている。Comparative Example 2 Hereinafter, a comparative example 2 will be described. Similar to Comparative Example 1, in Comparative Example 2, the order of manufacturing the substrate and the module used in Examples is almost the same, but the irradiation condition of the laser beam for making the amorphous silicon layer conductive is the same. Is different.

【００５１】レーザーの操作条件を、Ｑスイッチ周波数
を２ｋＨｚとし、可動ステージの走査速度Ｖを１００mm
/sとした。この結果、図１０に示すように、１パルスご
とのアーチ形状に間隔が生じた。良好電気的接触の取れ
ている部分の面積が相対的に小さくなり、充分な電気的
接触をとることができず、直列抵抗の増大が見られた。
作製した太陽電池モジュールの変換効率は、５．８％で
あった。また、この太陽電池モジュールについて、各ユ
ニットセルの並列抵抗を評価すると、１００〜５００Ω
程度の水準にあり、夫々のセルの直列抵抗を評価したと
ころ、１．５〜３Ω・cmの範囲にあった。The laser operating condition is that the Q switch frequency is 2 kHz and the scanning speed V of the movable stage is 100 mm.
/ s. As a result, as shown in FIG. 10, intervals were formed in the arch shape for each pulse. The area where good electrical contact was made was relatively small, sufficient electrical contact could not be made, and an increase in series resistance was observed.
The conversion efficiency of the manufactured solar cell module was 5.8%. Further, when the parallel resistance of each unit cell is evaluated for this solar cell module, it is 100 to 500Ω.
When the series resistance of each cell was evaluated, it was in the range of 1.5 to 3 Ω · cm.

【００５２】比較例３ 以下、比較例３を用いて説明する。この比較例３におい
ては、実施例と用いる基板、モジュール製造の順序につ
いてほぼ同じであるが、非晶質シリコン層を結晶化させ
るためのレーザー光の形状が異なっている。即ち、非晶
質シリコン層の改質により導通性を持たせるために照射
させるレーザー光の形状が実施例と異なっており、図１
３に示すようなエネルギー分布を示している。Comparative Example 3 Hereinafter, a comparative example 3 will be described. In Comparative Example 3, the substrate used in the Example and the order of manufacturing the module are almost the same, but the shape of the laser beam for crystallizing the amorphous silicon layer is different. That is, the shape of the laser beam to be irradiated to give conductivity by modifying the amorphous silicon layer is different from that of the embodiment.
The energy distribution shown in FIG.

【００５３】これは、アーチ形の邪魔板を用いずに、レ
ーザー光路に単なる平板を設置しレーザー光の端部分の
みを照射させた場合である。この時、実施例と同じく１
２段の分割ユニットセルによって構成される１０cm角サ
ブモジュールを作製した。この太陽電池モジュールをＡ
Ｍ１．５のソーラーシュミレーターにて評価した結果、
得られた１０cm角太陽電池サブモジュールの変換効率は
６．０％であった。また、各ユニットセルの並列抵抗を
評価すると、１００〜５００Ω程度の水準にあったが、
夫々のセルの直列抵抗を評価したところ、１．０〜２．
０Ω・cmの範囲にあった。これは非晶質シリコン層の導
通性をもった部分の面積が狭く、良好なモジュールを形
成するための充分に低い直列抵抗が得られなかったため
である。This is a case where a simple flat plate is installed in the laser optical path and only the end portion of the laser light is irradiated without using the arch-shaped baffle plate. At this time, 1 as in the embodiment
A 10 cm square sub-module composed of two stages of divided unit cells was produced. This solar cell module is
As a result of evaluation with M1.5 solar simulator,
The conversion efficiency of the obtained 10 cm square solar cell submodule was 6.0%. Moreover, when the parallel resistance of each unit cell was evaluated, it was in the level of about 100 to 500Ω.
When the series resistance of each cell was evaluated, 1.0-2.
It was in the range of 0 Ω · cm. This is because the conductive silicon portion of the amorphous silicon layer has a small area, and a sufficiently low series resistance for forming a good module cannot be obtained.

【００５４】[0054]

【発明の効果】太陽電池モジュールの製造に際して、裏
面電極形成後に透明導電膜と裏面電極の導通を高エネル
ギー密度を有したレーザー光により、裏面電極のパター
ニングと同時もしくは続いて簡便に行うことにより、パ
ターニング形成を容易にするとともに、太陽電池モジュ
ールの製造工程を簡略化することができ、高効率太陽電
池の生産を可能にすることができる。EFFECTS OF THE INVENTION In the manufacture of a solar cell module, after the back electrode is formed, conduction between the transparent conductive film and the back electrode can be easily performed simultaneously with or after patterning the back electrode by laser light having a high energy density. It is possible to facilitate patterning and formation, simplify the manufacturing process of the solar cell module, and enable high-efficiency solar cell production.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】従来の太陽電池モジュールの断面図FIG. 1 is a sectional view of a conventional solar cell module.

【図２】本発明の邪魔板の設置する支持体の斜視図FIG. 2 is a perspective view of a support on which the baffle of the present invention is installed.

【図３】半月状の突起を有する邪魔板の形状を示す斜視
図FIG. 3 is a perspective view showing the shape of a baffle plate having a half-moon-shaped protrusion.

【図４】邪魔板の配置場所を示す説明図FIG. 4 is an explanatory view showing the location of the baffle plate.

【図５】ガウシアンビームレーザー光のエネルギー分布
を示す図FIG. 5 is a diagram showing an energy distribution of Gaussian beam laser light.

【図６】邪魔板により加工されたパルスレーザー光の断
面形状を示す図FIG. 6 is a view showing a sectional shape of pulsed laser light processed by a baffle plate.

【図７】本発明により製造した太陽電池モジュールの断
面図FIG. 7 is a cross-sectional view of a solar cell module manufactured according to the present invention.

【図８】適正なパルスレーザー光の照射間隔を示す図FIG. 8 is a diagram showing an appropriate pulse laser beam irradiation interval.

【図９】狭すぎるパルスレーザー光の照射間隔を示す図FIG. 9 is a diagram showing an irradiation interval of a pulse laser beam that is too narrow.

【図１０】広すぎるパルスレーザー光の照射間隔を示す
図FIG. 10 is a diagram showing an irradiation interval of a pulse laser beam which is too wide.

【図１１】長方形の突起部分を有する邪魔板の形状を示
す斜視図FIG. 11 is a perspective view showing the shape of a baffle plate having a rectangular protruding portion.

【図１２】図１１に示す邪魔板を用いて適正なパルス移
動間隔にて照射した連続照射跡FIG. 12 is a continuous irradiation trace of irradiation at appropriate pulse movement intervals using the baffle shown in FIG.

【図１３】単なる平板で成形加工したパルスレーザー形
状を立体的に示す図FIG. 13 is a diagram showing a three-dimensional shape of a pulsed laser formed by a simple flat plate.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ ガラス基板 ２ 透明導電膜 ２１ 透明導電膜ユニット ２２ 透明導電膜ユニット ２３ 透明導電膜ユニット ２４ 透明導電膜ユニット ３ 非晶質シリコン層 ３１ 非晶質シリコン層ユニット ３２ 非晶質シリコン層ユニット ３３ 非晶質シリコン層ユニット ３４ 非晶質シリコン層ユニット ４ 裏面金属電極 ４１ 裏面金属電極ユニット ４２ 裏面金属電極ユニット ４３ 裏面金属電極ユニット ４４ 裏面金属電極ユニット ５１ 邪魔板の支持体 ５１a 枠体 ５１b 台 ５１c ビス ５２ 邪魔板本体（半月状突起） ５２a スリット ５２b 位置調整板 ５２c ビス ５２d ビス ５３ 邪魔板本体（長方形突起） ５３a スリット ５３b 位置調整板 ５３c ビス ５３d ビス ６１ レーザー発振器 ６２ 折り返しミラー ６３ 折り返しミラー ６４ 折り返しミラー ６５ 集光レンズ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Glass substrate 2 Transparent conductive film 21 Transparent conductive film unit 22 Transparent conductive film unit 23 Transparent conductive film unit 24 Transparent conductive film unit 3 Amorphous silicon layer 31 Amorphous silicon layer unit 32 Amorphous silicon layer unit 33 Amorphous Quality silicon layer unit 34 amorphous silicon layer unit 4 back side metal electrode 41 back side metal electrode unit 42 back side metal electrode unit 43 back side metal electrode unit 44 back side metal electrode unit 51 baffle plate support 51a frame 51b stand 51c screw 52 baffle Plate body (half-moon shaped protrusion) 52a Slit 52b Position adjusting plate 52c Screw 52d Screw 53 Baffle plate body (rectangular protrusion) 53a Slit 53b Position adjusting plate 53c Screw 53d Screw 61 Laser oscillator 62 Folding mirror 63 Folding mirror 64 Folding mirror 65 Condensing Lens

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 透明絶縁基板上に、透明導電膜、非晶質
シリコン層、裏面電極を順次形成した構造を持ち、透明
導電膜と裏面電極の間に導通性を持たせた集積化太陽電
池モジュールの製造方法において、該非晶質シリコン層
と裏面電極を順次形成した後、中心位置に半月形の突起
を有する邪魔板を、レーザー光路の途中に配置せしめて
なるアーチ形の断面形状を有するパルスレーザー光を連
続的に照射せしめて、裏面電極と透明導電膜の電気的な
導通を隙間なく生じさせるとともに、該生じせしめた導
通部分の重なりをできるだけ押さえるようにすることを
特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。1. An integrated solar cell having a structure in which a transparent conductive film, an amorphous silicon layer, and a back electrode are sequentially formed on a transparent insulating substrate, and conductivity is provided between the transparent conductive film and the back electrode. In the method of manufacturing a module, a pulse having an arch-shaped cross section is formed by sequentially forming the amorphous silicon layer and the back electrode, and then disposing a baffle plate having a half-moon-shaped protrusion at the center position in the middle of the laser optical path. A solar cell module characterized by being continuously irradiated with laser light so as to generate electrical conduction between the back electrode and the transparent conductive film without a gap and to suppress overlapping of the generated conduction portions as much as possible. Manufacturing method.