KR20100113129A - 태양전지의 제조 방법, 태양전지의 제조 장치 및 태양전지 - Google Patents

Abstract

이 태양전지의 제조 방법은, 복수의 구획소자(21,21s)를 포함하고, 서로 인접한 상기 구획소자(21,21s)들이 전기적으로 접속된 광전 변환체(12)를 형성하고, 상기 광전 변환체(12) 중 구조 결함(R,A1,A2,A3)을 가진 제1 구획소자(21s)를 특정하고, 서로 인접한 상기 구획소자(21,21s)들 사이에서 복수 개소의 저항값을 측정하여 얻어지는 저항값의 분포에 기초하여 결함 부위를 특정함으로써, 상기 제1 구획소자(21s) 내에서 구조 결함이 존재하는 부위를 한정하고, 상기 구조 결함(R,A1,A2,A3)이 존재하는 부위를 포함한 상기 제1 구획소자(21s)와, 상기 제1 구획소자(21s)에 인접한 제2 구획소자(21)간의 경계부(19)를 횡단하도록, 상기 제1 구획소자(21s) 및 상기 제2 구획소자(21)에 레이저 광선을 조사하여, 상기 구조 결함(R,A1,A2,A3)을 제거 또는 분리한다.

Description

태양전지의 제조 방법, 태양전지의 제조 장치 및 태양전지{Solar cell manufacturing method, solar cell manufacturing device, and solar cell}

본 발명은 태양전지, 태양전지의 제조 방법 및 태양전지의 제조 장치에 관한 것으로서, 상세하게는 구조 결함이 최소한의 범위로 복원된 태양전지, 저비용으로 구조 결함을 검출하여 복원할 수 있는 태양전지의 제조 방법 및 제조 장치에 관한 것이다.

본원은 2008년 3월 31일에 출원된 일본특허출원 제2008-090570호에 기초하여 우선권을 주장하고 그 내용을 여기에 원용한다.

에너지의 효율적인 이용 관점에서 최근 태양전지는 더욱더 일반적으로 널리 이용되고 있다. 특히 실리콘 단결정을 이용한 태양전지는 단위 면적당 에너지 변환 효율이 우수하다. 그러나 한편으로 실리콘 단결정을 이용한 태양전지는 실리콘 단결정 잉곳을 슬라이스한 실리콘 웨이퍼를 사용하기 때문에 잉곳의 제조에 대량의 에너지가 소비되어 제조 비용이 높다. 특히 옥외 등에 설치되는 대면적의 태양전지를 실현할 경우 실리콘 단결정을 이용하여 태양전지를 제조하면 현상태에서는 상당한 비용이 든다. 그래서 보다 저렴하게 제조 가능한 아몰퍼스(비정질) 실리콘 박막을 이용한 태양전지가 저렴한 태양전지로서 보급되고 있다.

아몰퍼스 실리콘 태양전지는 빛을 받으면 전자와 홀을 발생하는 아몰퍼스 실리콘막(i형)이 p형 및 n형의 실리콘막에 의해 끼워진 pin접합이라고 불리는 층구조의 반도체막을 사용한다. 이 반도체막의 양면에는 각각 전극이 형성되어 있다. 태양광에 의해 발생한 전자와 홀은 p형·n형 반도체의 전위차에 의해 활발하게 이동하고, 이것이 연속적으로 반복됨으로써 양면의 전극에 전위차가 생긴다.

이러한 아몰퍼스 실리콘 태양전지의 구체적인 구성으로서는, 예를 들면 유리 기판에 TCO(Transparent Conductive Oxide) 등의 투명 전극을 하부 전극으로서 성막하고, 이 위에 아몰퍼스 실리콘으로 이루어진 반도체막과, 상부 전극이 되는 Ag박막 등이 형성된 구성이 채용된다.

이와 같은 상하 전극과 반도체막으로 이루어진 광전 변환체를 구비한 아몰퍼스 실리콘 태양전지에서는, 기판상에 넓은 면적으로 균일하게 각 층을 성막한 것만으로는 전위차가 작아 저항값이 커지는 문제가 있다. 따라서 예를 들면, 광전 변환체를 소정 사이즈별로 전기적으로 구획한 구획소자를 형성하고, 서로 인접한 구획소자들을 전기적으로 접속함으로써 아몰퍼스 실리콘 태양전지가 구성되어 있다.

구체적으로는 기판상에 넓은 면적으로 균일하게 형성한 광전 변환체에 레이저광 등을 사용하여 스크라이브선(스크라이브 라인)이라고 칭해지는 홈을 형성하고, 다수의 직사각형상의 구획소자를 얻고, 이 구획소자들을 전기적으로 직렬로 접속한 구조가 채용된다.

그런데 이러한 구조의 아몰퍼스 실리콘 태양전지에서는, 제조 단계에서 여러 개의 구조 결함이 생기는 것으로 알려져 있다. 예를 들면, 아몰퍼스 실리콘막의 성막시에 파티클이 혼입되거나 핀홀이 생기거나 함으로써, 상부 전극과 하부 전극이 국소적으로 단락(短絡)되는 경우가 있다. 또 기판상에 광전 변환체를 형성한 후에 스크라이브선에 의해 다수의 구획소자로 분할할 때에, 이 스크라이브선을 따라서 상부 전극을 이루는 금속막이 용융되고 하부 전극에 도달하여 상부 전극과 하부 전극이 국소적으로 단락되기도 한다.

이와 같이 광전 변환체에서, 반도체막을 끼워 상부 전극과 하부 전극 사이에서 국소적으로 단락되는 구조 결함이 생기면, 발전 전압의 저하나 광전 변환 효율이 저하되는 문제를 일으킨다. 따라서 종래의 아몰퍼스 실리콘 태양전지의 제조 공정에서는, 이러한 단락 등의 구조 결함을 검출하고, 구조 결함이 생긴 부분을 제거함으로써 불량을 복원하였다.

예를 들면, 특허문헌 1,2에는 스크라이브선으로 분할된 각각의 구획소자 전체에 바이어스 전압을 인가하여 단락 부분에서 생기는 주울 열을 적외선 센서에 의해 검출함으로써, 구조 결함이 존재하는 구획소자를 특정하는 방법이 개시되어 있다. 또, 모든 구획소자의 표면을 CCD카메라 등으로 확대 관찰하는 방법, 또는 광을 조사하여 구획소자별 FF(fill factor: 곡선 인자)를 측정하여 비교함으로써, 구조 결함이 존재하는 구획소자를 특정하는 방법도 알려져 있다.

특허문헌 1: 일본 공개특허 평9-266322호 공보 특허문헌 2: 일본 공개특허 제2002-203978호 공보

그러나 상술한 구획소자 전체에 바이어스 전압을 인가하여 결함을 검출하는 방법으로는, 구획소자내의 대략의 결함 위치를 특정할 수 있지만, 세밀한 위치는 특정할 수 없고, 또 적외선 센서의 스캐닝도 필요로 하는 등, 검출 정밀도나 검출을 위한 장치 비용이 크다는 문제가 있었다.

또 결함 부분이 발열될 정도로 바이어스 전압을 인가하기 때문에 반도체막에 손상을 줄 염려도 있었다.

CCD카메라 등으로 확대 관찰하여 결함을 검출하는 방법으로는, 카메라를 태양전지의 전역에 걸쳐 주사시킬 필요가 있으며, 특히 태양전지가 대면적인 경우 구조 결함의 검출에 수고와 시간이 걸린다는 과제가 있었다. 또 표면층에 나타나지 않는 결함은 검출되지 않을 염려도 있었다.

광을 조사하여 구획소자별 FF를 측정하는 방법으로는, 결함이 존재하는 구획소자 자체는 검출할 수 있지만, 구획소자내의 어디에 결함이 존재하는지를 특정하기는 어려웠다.

그리고 이들 상술한 결함 검출 방법으로는, 대략의 결함 위치밖에 특정할 수 없기 때문에 레이저광 등으로 결함 부분을 복원할 때에 광범위하게 반도체막을 제거하게 되어, 태양전지로서의 특성뿐만 아니라 외관상도 바람직하지 않다는 문제가 있었다.

또, 대략의 결함 위치만 특정하고 바이어스 전압을 인가하여 결함을 제거할 경우, 바이어스 전압을 높게 할 필요가 있었다. 그러나 필요 이상으로 높은 바이어스 전압을 인가하면, 결함이 생기지 않은 정상적인 부분에 손상을 준다는 문제가 있었다.

본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 태양전지의 광전 변환체에 큰 손상을 주지 않고, 단시간에 구조 결함의 발생 부분을 정확하게 특정하고, 특정한 구조 결함을 확실히 제거, 복원할 수 있는 태양전지의 제조 방법 및 태양전지의 제조 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해 본 발명은 다음과 같은 태양전지의 제조 방법을 제공한다. 즉, 본 발명의 제1 태양의 태양전지의 제조 방법은, 복수의 구획소자를 포함하고 서로 인접한 상기 구획소자들이 전기적으로 접속된 광전 변환체를 형성하고, 상기 광전 변환체 중 구조 결함을 가진 제1 구획소자를 특정(결함 구획 특정 공정)하고, 서로 인접한 상기 구획소자들 사이에서 복수 개소의 저항값을 측정하여 얻어지는 저항값의 분포에 기초하여 결함 부위를 특정함으로써, 상기 제1 구획소자내에서 구조 결함이 존재하는 부위를 한정(결함 부위 특정 공정)하고, 상기 구조 결함이 존재하는 부위를 포함한 상기 제1 구획소자와, 상기 제1 구획소자에 인접한 제2 구획소자간의 경계부를 횡단하도록, 상기 제1 구획소자 및 상기 제2 구획소자에 레이저 광선을 조사하여 상기 구조 결함을 제거 또는 분리한다(복원 공정).

본 발명의 제1 태양의 태양전지의 제조 방법에서는, 상기 구조 결함이 존재하는 부위를 한정할 때(결함 부위 특정 공정)에 저항값의 측정 밀도를 적어도 2단계 이상 바꾸어 측정하는 것이 바람직하다. 또 저항값의 측정에는 4탐침(探針)식의 저항 측정 장치가 사용되는 것이 바람직하다.

또 본 발명은 다음과 같은 태양전지의 제조 장치를 제공한다.

즉, 본 발명의 제2 태양의 태양전지의 제조 장치는, 상기 광전 변환체 중 구조 결함을 가진 제1 구획소자내에서 상기 구조 결함이 존재하는 부위를 한정하기 위해 서로 인접한 상기 구획소자들 사이에서 복수 개소의 저항값을 측정하는 저항 측정부와, 상기 구조 결함이 존재하는 부위를 포함한 상기 제1 구획소자와 상기 제1 구획소자에 인접한 제2 구획소자간의 경계부를 횡단하도록, 상기 제1 구획소자 및 상기 제2 구획소자에 레이저 광선을 조사하여 상기 구조 결함을 제거 또는 분리하는 복원부를 포함한다.

또 본 발명은 다음과 같은 태양전지를 제공한다.

즉, 본 발명의 제3 태양의 태양전지는, 복수의 구획소자를 포함한 광전 변환체와, 상기 광전 변환체의 일부를 제거 또는 분리함으로써 형성되며, 서로 인접한 상기 구획소자간의 경계부를 횡단하고 있는 횡단부를 포함한다.

본 발명의 제1 태양의 태양전지의 제조 방법에 의하면, 먼저, 결함 구획 특정 공정에서 구조 결함을 가진 구획소자(제1 구획소자)를 포함한 태양전지를 선별한다. 그리고 선별된, 결함을 가진 태양전지만을 결함 부위 특정 공정으로 보낸다. 결함 부위 특정 공정에서는 결함의 존재 부위가 정확하게 특정된다. 이로써 구조 결함이 없는 태양전지를 효율적으로 제조할 수 있게 된다.

또한, 결함 부위 특정 공정에서는, 제1 구획소자내에서의 결함의 존재 위치를 정확하게 특정할 수 있기 때문에, 복원 공정에서 결함을 포함한 최소한의 영역만을 제거할 수 있다. 따라서, 태양전지로서의 특성을 크게 저하시키지 않고, 또한 외관도 손상시키지 않고 결함 부분을 복원할 수 있다.

그리고 복원 공정에서는 상기 구조 결함이 존재하는 부위를 포함한 상기 제1 구획소자와, 상기 제1 구획소자에 인접한 제2 구획소자간의 경계부를 횡단하도록, 상기 제1 구획소자 및 상기 제2 구획소자에 레이저 광선을 조사하여 상기 구조 결함을 제거 또는 분리한다. 이로써, 예를 들면 스크라이브선(경계부) 부근에 구조 결함이 존재하더라도, 매우 한정적인 폭을 가진 광전 변환체의 일부만을 제거하여, 광전 변환 효율에 거의 영향을 주지 않고 구조 결함을 복원할 수 있게 된다.

또 본 발명의 제2 태양의 태양전지의 제조 장치에 의하면, 구조 결함의 위치를 특정하기 위해, 구획소자들 사이에서 복수 개소의 저항값을 측정하는 저항 측정부를 구비하기 때문에, 구획소자내에서 결함이 존재하는 위치를 정확하게 특정할 수 있다. 또한, 복원 공정에서 결함을 포함한 최소한의 영역만을 제거할 수 있게 되어, 태양전지로서의 특성을 크게 저하시키지 않고, 또한 외관도 손상시키지 않고 결함 부분을 복원할 수 있다.

도 1은, 아몰퍼스 실리콘형 태양전지의 주요부의 일례를 도시한 확대 사시도이다.
도 2는, 아몰퍼스 실리콘형 태양전지의 일례를 도시한 단면도이다.
도 3은, 본 발명의 태양전지의 제조 방법을 도시한 흐름도이다.
도 4는, 구조 결함의 존재예와 결함 복원 후의 형태를 도시한 단면도이다.
도 5는, 결함 구획 특정 공정의 형태를 도시한 설명도이다.
도 6은, 결함 구획 특정 공정에서의 저항값의 측정예를 도시한 도면이다.
도 7은, 결함 부위 특정 공정의 형태를 도시한 설명도이다.
도 8은, 결함 부위 특정 공정에서의 저항값의 측정예를 도시한 도면이다.
도 9는, 복원 공정의 일례를 도시한 설명도이다.
도 10은, 결함 부위 특정 공정의 일례를 도시한 설명도이다.

이하, 본 발명에 관한 태양전지의 제조 방법 및 여기에 사용되는 본 발명의 태양전지의 제조 장치에 대해서 도면에 기초하여 설명하기로 한다. 본 실시형태는 발명의 취지를 더욱 잘 이해시키기 위해 구체적으로 설명하는 것으로서, 특별히 지정이 없는 한 본 발명을 한정하지 않는다.

도 1은, 본 발명의 태양전지의 제조 방법에 의해 제조되는 아몰퍼스 실리콘형 태양전지의 주요부의 일례를 도시한 확대 사시도이다. 또 도 2(a)는, 도 1의 태양전지의 층구성을 도시한 단면도이다. 도 2(b)는, 도 2(a)의 부호B로 도시된 부분이 확대된 단면 확대도이다. 태양전지(10)는 투명한 절연성 기판(11)의 제1 면(11a)(한쪽 면)에 형성된 광전 변환체(12)를 가진다. 기판(11)은, 예를 들면 유리나 투명 수지 등 태양광의 투과성이 우수하고 또한 내구성을 가진 절연 재료로 형성되어 있으면 좋다. 이 기판(11)의 제2 면(11b)(다른 쪽 면)에는 태양광이 입사된다.

광전 변환체(12)에서는, 기판(11)에서부터 순서대로 제1 전극층(하부 전극)(13), 반도체층(14) 및 제2 전극층(상부 전극)(15)이 적층되어 있다. 제1 전극층(하부 전극)(13)은 투명한 도전 재료, 예를 들면 TCO, ITO(Indium Tin Oxide) 등의 광투과성 금속 산화물로 형성되어 있으면 좋다. 또 제2 전극층(상부 전극)(15)은 Ag, Cu 등 도전성 금속막으로 형성되어 있으면 좋다.

반도체층(14)은, 예를 들면 도 2(b)에 도시한 것처럼, p형 아몰퍼스 실리콘막(17)과 n형 아몰퍼스 실리콘막(18) 사이에 i형 아몰퍼스 실리콘막(16)이 끼워져 구성된 pin접합 구조를 가진다. 그리고 이 반도체층(14)에 태양광이 입사되면 전자와 홀이 생기고, p형 아몰퍼스 실리콘막(17)과 n형 아몰퍼스 실리콘막(18)의 전위차에 의해 전자 및 홀은 활발하게 이동하고, 이것이 연속적으로 반복됨으로써 제1 전극층(13)과 제2 전극층(15) 사이에 전위차가 생긴다(광전 변환).

광전 변환체(12)는 스크라이브선(스크라이브 라인, 경계부)(19)에 의해 외형이 직사각형상의 다수의 구획소자(21,21…)로 분할되어 있다. 이 구획소자(21,21…)는 서로 전기적으로 구획됨과 동시에, 서로 인접한 구획소자(21)들 사이에서 전기적으로 직렬로 접속된다. 이로써 광전 변환체(12)는 구획소자(21,21…)가 전부 전기적으로 직렬로 연결된 구조를 가진다. 이 구조에서는 높은 전위차의 전류를 취출할 수 있다. 스크라이브선(19)은, 예를 들면 기판(11)의 제1 면(11a)에 균일하게 광전 변환체(12)를 형성한 후, 레이저 광선 등에 의해 광전 변환체(12)에 소정의 간격으로 홈을 형성함으로써 형성된다.

이와 같은 구성을 가진 태양전지(10)에서는, 스크라이브선(19)을 형성할 때,에 레이저가 조사되는 위치가 어긋나거나 함으로써 제2 전극층(15)을 구성하는 금속이 용융되어 스크라이브선(19)의 홈안으로 흘러내림으로써 구조 결함(A3) 등의 문제가 발생하는 경우가 있다(도 4의 부호 A3을 참조). 이러한, 인접한 구획소자(21,21)들 사이에서의 스크라이브선(19) 부근에 발생한 결함은, 스크라이브선(19)을 가로질러, 인접한 구획소자(21,21)의 광전 변환체(12)의 일부가 레이저 광선으로 국소적으로 제거된다. 이로써, 서로 인접한 구획소자(21,21)에 걸쳐진 복원 부위(C)(횡단부)가 형성된다. 이 복원 부위(C)는 광전 변환체(12)의 일부를 제거함으로써 형성되고, 서로 인접한 구획소자(21,21)간의 스크라이브선(19)을 횡단하고 있다. 이러한 구조 결함의 복원 공정은 후술하기로 한다.

이러한 광전 변환체(12)를 구성하는 제2 전극층(상부 전극)(15) 위에 절연성 수지 등으로 이루어진 보호층(미도시)을 더 형성하는 것이 바람직하다.

이상과 같은 구성의 태양전지를 제조하기 위한 제조 방법을 설명하기로 한다. 도 3은 본 발명의 태양전지의 제1 실시형태의 제조 방법을 단계적으로 도시한 흐름도이다. 이 중에서, 특히 구조 결함의 검출부터 복원에 이르는 공정에 대해서 상술하기로 한다.

우선, 도 1에 도시한 것처럼, 투명한 기판(11)의 제1 면(11a)위에 광전 변환체(12)를 형성한다(광전 변환체의 형성 공정: P1). 광전 변환체(12)의 구조로서는, 예를 들면 기판(11)의 제1 면(11a)에서부터 순서대로 제1 전극층(하부 전극)(13), 반도체층(14),및 제2 전극층(상부 전극)(15)이 적층된 구조이면 좋다.

이러한 광전 변환체(12)의 형성 공정 중에서 도 4에 도시한 것처럼 반도체층(14)에 불순물 등이 혼입(오염:contamination)됨으로써 생기는 구조 결함(A1)이나, 반도체층(14)에 미세한 핀홀이 생기는 구조 결함(A2) 등의 문제가 발생하는 경우가 있다. 이러한 구조 결함(A1,A2)는 제1 전극층(13)과 제2 전극층(15) 사이를 국소적으로 단락(누설)시켜 발전 효율을 저하시킨다.

다음으로 광전 변환체(12)를 향해, 예를 들면 레이저 광선 등을 조사하여, 스크라이브선(스크라이브 라인)(19)을 형성하고 직사각형상의 다수의 구획소자(21,21…)로 분할한다(구획소자의 형성 공정: P2).

이러한 스크라이브선(19)의 형성 공정 중에서 도 4에 도시한 것처럼, 레이저가 조사되는 위치가 어긋나는 등에 의해, 제2 전극층(15)을 구성하는 금속이 용융되어 스크라이브선(19)의 홈안으로 흘러내리고, 이에 기인하여 구조 결함(A3) 등의 문제가 발생하는 경우가 있다. 이러한 구조 결함(A3)는 제1 전극층(13)과 제2 전극층(15) 사이를 국소적으로 단락(누설)시켜 발전 효율을 저하시킨다.

이상의 공정으로 형성된 태양전지(10)에서는, 상술한 A1∼A3로 대표되는 구조 결함이 존재하는 구획소자(21,21…)가 특정된다(결함 구획 특정 공정: P3). 이 결함 구획 특정 공정에서 구조 결함이 존재하는 구획소자(21,21…)를 특정하는 구체적인 방법으로서는, 예를 들면 저항값의 측정, FF(fill factor: 곡선 인자)의 측정 등을 들 수 있다.

저항값의 측정에 의해 구조 결함이 존재하는 구획소자(21)를 특정할 경우, 도 5에 도시한 것처럼, 직사각형상의 구획소자(21)의 길이 방향(L)을 따라 몇 개의 측정점을 설정하고, 서로 인접한 구획소자(21,21)들 사이에서의 저항값을 측정하고, 이 측정값의 분포로부터 구조 결함이 존재하는 구획소자(21s)(결함 구획소자, 제1 구획소자)를 특정할 수 있다.

예를 들면, 120개의 구획소자로 이루어진 태양전지에서, 서로 인접한 구획소자들 사이의 저항값을 측정한 일례를 도 6에 도시한다. 이 도 6에 도시한 측정 결과에 의하면, 35번째 구획소자와 36번째 구획소자의 저항값을 비교하면, 명백히 35번째 구획소자의 저항값이 저하되어 있다. 즉 35번째 구획소자에는 단락의 원인이 되는 구조 결함이 존재하는 것으로 예측된다. 마찬가지로 109번째 구획소자에도 구조 결함이 존재하는 것으로 예측된다.

이와 같은 결함 구획 특정 공정에서, 저항값의 측정에 의해 구조 결함이 존재하는 구획소자를 특정할 경우, 측정 방법으로서 몇가지 방법을 들 수 있다. 예를 들면, 구획소자(21)의 길이 방향(L)을 따라서 다수의 탐침이 소정의 간격으로 배열된 측정 장치를 사용하여, 구획소자들의 저항값을 1회의 탐침의 상하 운동으로 완료시키는 방법이나, 혹은 탐침을 구획소자(21)의 길이 방향(L)을 따라서 주사시키고, 소정의 측정점에서 탐침의 상하 운동을 반복하여 측정하는 방법 등이면 좋다.

이와 같은 결함 구획 특정 공정에서의 저항값의 측정에서는, 소정값의 바이어스 전압을 인가하는 방법과 전류값의 측정을 겸한 1조 2개의 탐침으로 수행하는 2탐침식에 의한 방법, 또는 소정값의 바이어스 전류의 인가에 사용하는 탐침과 전압값의 측정에 사용하는 탐침을 다르게 하여 수행하는 2조 4개의 탐침으로 이루어진 4탐침식에 의한 방법 중 어떤 것을 사용해도 좋다. 이들 전압값과 전류값으로부터 저항값을 산출한다.

이러한 결함 구획 특정 공정에서는, 저항값의 측정에 의한 방법 이외에도 예를 들면 소정 광량의 조명광을 태양전지에 조사하여 각각의 구획소자마다 FF(fill factor: 곡선 인자)를 측정하고, 서로 인접한 구획소자들의 FF의 값을 비교하는 방법이어도 좋다. 이 경우, 특히 FF의 값이 저하되어 있는 구획소자가 구조 결함이 존재하는 구획소자로 특정된다.

이상과 같은 결함 구획 특정 공정을 거쳐, 구조 결함이 존재하는 구획소자가 발견된 태양전지는, 다음에 설명하는 결함 부위 특정 공정으로 보내진다. 한편, 구조 결함이 존재하는 구획소자가 발견되지 않는 태양전지는, 그대로 우량품으로서 보호층의 형성 공정(P6) 등을 거쳐 제품화된다.

상술한 결함 구획 특정 공정에서 구조 결함이 존재하는 구획소자가 발견된 태양전지는, 구획소자 내에서 구조 결함이 존재하는 부위를 한정하는 공정(결함 부위 특정 공정: P4)에 보내진다. 이 결함 부위 특정 공정에서는, 앞 공정의 결함 구획 특정 공정에서 구조 결함이 존재한다고 간주된 구획소자에 한하여, 구획소자의 길이 방향(L)을 따라서 인접한 구획소자(21)간의 저항값을 측정한다. 이 때의 길이 방향(L)에서의 저항값의 측정 간격(측정 밀도)을 앞 공정의 결함 구획 특정 공정에서의 저항값의 측정 간격보다도 세밀하게 하여 저항값을 측정한다.

예를 들면, 도 7(a)에 도시한 것처럼, 구조 결함(R)이 존재한다고 간주된 구획소자(21s)의 길이 방향(L)의 전역에서, 소정의 측정 간격(T1)(측정 밀도)마다, 인접한 구획소자(21)들 사이에서 저항값을 측정한다. 이 저항값의 측정에 의해 구획소자(21s)의 길이 방향(L)에서 구조 결함(R)의 대략의 위치를 특정한다. 측정 간격(T1)은, 예를 들면 20㎜ 정도이면 좋다.

예를 들면, 길이 방향(L)의 길이가 1400㎜인 직사각형상의 구획소자(결함이 1군데 존재한다)에서, 인접한 구획소자간의 저항값을 측정한 일례를 도 8에 도시한다. 이 도 8에 도시한 측정 결과에 의하면, 구획 단자의 한쪽 단부로부터의 거리가 250㎜ 부근에 가까워질수록 저항값이 저하된다. 단락을 일으키는 구조 결함이 존재할 경우, 이와 같이, 결함의 존재 위치에 가까워질수록 저항값이 점차 감소되는 경향이 관찰된다. 따라서 저항값을 구획소자(21s)의 길이 방향(L)로 소정 간격으로 측정하면서 그 저항값의 변화를 관찰하면, 구획소자(21s)내에서 구조 결함이 어느 위치에 존재하는지를 한정할 수 있다.

이상과 같이, 구획소자(21s)의 길이 방향(L)에서 구조 결함(R)의 대략의 위치를 특정한 후, 구조 결함(R)이 존재하는 위치를 더욱 정확하게 특정하는 것이 바람직하다. 즉, 상술한 것처럼 구획소자(21s)의 길이 방향(L)에서 구조 결함(R)의 대략의 위치를 특정한 후, 이 위치의 전후 100㎜ 정도 사이를, 전술한 측정 간격(T1)보다도 더욱 세밀한 측정 간격(T2)으로 인접한 구획소자간의 저항값을 측정하는 것이 바람직하다(도 7(b) 참조). 측정 간격(T2)은, 예를 들면 2㎜ 정도로 설정되어 상술한 대략의 결함 위치를 특정하는 공정보다도 10배 정도 세밀한 정밀도로 구조 결함(R)이 존재하는 위치가 정확하게 특정된다.

이와 같은 결함 부위 특정 공정에서의 저항값의 측정에서는, 소정값의 바이어스 전압을 인가하는 방법과, 전류값의 측정을 겸한 1조 2개의 탐침으로 수행하는 2탐침식에 의한 방법, 또는 소정값의 바이어스 전류의 인가에 사용하는 탐침과 전압값의 측정에 사용하는 탐침을 다르게 하여 수행하는 2조 4개의 탐침으로 이루어진 4탐침식에 의한 방법 중 어떤 것을 사용해도 좋다. 이들 전압값과 전류값으로부터 저항값을 산출한다.

이러한 본 실시형태에서의 결함 부위 특정 공정은, 저항값의 측정 간격을 2단계로 변화시켜 결함의 위치를 특정하였으나, 나아가 3단계 이상으로 측정 간격을 바꾸어 구획소자내에서 결함이 존재하는 위치를 보다 정확하게 특정해도 좋다.

한편, 상술한 결함 부위 특정 공정(P4)에서, 도 10(a)에 도시한, 구획소자(21s)의 길이 방향(L)을 따라서 간격(T2)으로 탐침이 다수 형성된 탐침 유닛(U)을 사용해도 좋다. 우선, 최초로 소정의 넓은 측정 간격(T1)마다 간헐적으로 탐침(X1)에만 바이어스 전류(전압)를 인가하여 구조 결함(R)의 대략의 위치를 특정한다.

다음으로, 도 10(b)에 도시한 것처럼 구조 결함(R)이 존재한다고 간주된 구간, 즉 바이어스 전류(전압)을 부여한 탐침간에 가장 저항값이 낮은 구간의 탐침(X2)에 바이어스 전류(전압)를 인가한다. 이 때, 최초의 넓은 측정 간격(T1)보다도 좁은, 탐침의 형성 간격(T2)으로 측정되기 때문에 보다 정확하게 구획소자 내에서의 구조 결함(R)의 위치가 특정된다.

이와 같이 구획소자(21s)의 길이 방향(L)을 따라서 탐침을 간격(T2)으로 조밀하게 배열한 탐침 유닛(U)을 사용하고, 바이어스 전류(전압)를 인가시키는 탐침을 적절히 변경함으로써 탐침을 길이 방향(L)로 이동시키지 않고, 바이어스 전류를 공급하는 탐침을 선택하는 것만으로도 구조 결함(R)의 위치를 신속하게 검출할 수 있다.

또 다른 검출 방법으로서, 측정중에 측정하는 단자의 간격을 변경하는 방법을 채용해도 좋다. 예를 들면, 도 10(a) 및 (b)에 도시한 장치를 사용할 경우, 처음에는 단자의 간격을 비교적 크게 설정하여 저항값을 측정하고, 문턱값보다 낮은 저항값을 검출한 경우에, 또는 일정 비율보다 저항값이 낮아진 경우에 단자의 간격을 좁혀 단자별로 측정한다. 단자별 측정에서 저항값이 문턱값보다 높아진 경우, 또는 정상값으로 되돌아온 경우에 원래의 간격으로 되돌려 측정한다.

또한 다른 검출 방법으로서, 복수의 문턱값을 정하고, 문턱값마다 단자의 측정 간격을 변경하는 방법을 채용해도 좋다. 예를 들면, 저항값의 문턱값A,B,C(A>B>C)를 정해 놓는다. 저항값이 문턱값(A) 이상인 경우에는 10단자 간격을 두고 측정하고, 문턱값A 이하가 되면 5단자 간격을 두고 측정하고, 문턱값B 이하가 되면 2단자 간격을 두고 측정하고, 문턱값C 이하가 되면 각 단자마다 측정한다. 저항값이 커질 경우에는, 반대로 문턱값을 초과할 때마다 측정 간격을 넓혀 측정한다. 결함이 있는 경우, 저항값은 서서히 변화하기 때문에(도 8 참조), 이와 같이 문턱값마다 측정 간격을 변경함으로써, 신속하고도 정확하게 결함 위치를 검출할 수 있다.

또 이러한 검출 방법에서는, 도 10과 같이 다수의 단자를 나열하여, 측정에 사용하는 단자의 간격을 변화시키는 장치를 사용하는 경우에 대해서 설명하였다. 단자를 움직이면서 측정할 경우에는, 문턱값마다 측정 간격 또는 이동 속도를 변경하는 방법으로도 실현 가능하다.

구획소자(21s)의 길이 방향(L)에서 구조 결함(R)의 위치가 정확하게 특정되면, 다음으로 태양전지의 구조 결함(R)을 복원한다(복원 공정: P5). 이 실시형태에서는, 예를 들면 구획소자(21s)에서, 인접한 구획소자(21)간의 스크라이브선(19) 부근에, 레이저가 조사되는 위치가 어긋나는 것에 기인하여 구조 결함(R)이 생긴다고 상정한다. 복원 공정에서는, 서로 인접한 구획소자(21)간의 스크라이브선(19) 부근에 존재하는 구조 결함(R)을 제거(복원)하기 위해 이 구조 결함(R)이 존재하는 부위를 포함한 구획소자(제1 구획소자)(21s)와 이 구획소자(21s)에 인접한 구획소자(21)(제2 구획소자)간의 스크라이브선(19)을 횡단하도록, 구획소자(21s) 및 구획소자(21)에 레이저 광선(Q)을 조사한다(도 9(a) 참조).

이와 같이 스크라이브선(19)을 횡단하도록, 구조 결함(R)이 존재하는 부위를 포함한 구획소자(21s)와 이 구획소자(21s)에 인접한 구획소자(21)에 레이저 광선(Q)을 조사함으로써 스크라이브선(19) 부근에 형성되고, 또한 한정적인 작은 폭을 가진 구조 결함(R)이 존재하는 부분에서, 반도체층이나 전극 등의 광전 변환체가 증발하여 제거된다(도 9(b) 참조). 이로써 서로 인접한 구획소자(21s),(21)에 걸친 복원 부위(C)가 형성된다. 결함 부위 특정 공정에서 구획소자 내에 결함이 존재하는 위치가 정확하게 특정되어 있기 때문에, 복원 공정에서는 스크라이브선(19) 부근에 형성된 구조 결함(R)을 포함한 최소한의 복원 부위(C)만을 제거할 수 있다.

이 복원 공정(P5)에서는 스크라이브선(19) 부근에 형성된 구조 결함(도 4의 부호 A3를 참조) 이외에도, 광전 변환체의 형성 도중에 오염이 혼입됨으로써 생긴 구조 결함(도 4의 부호 A1을 참조)이나, 반도체층에 미세한 핀홀이 생긴 구조 결함(도 4의 부호 A2를 참조) 등도, 레이저 광선의 조사에 의해 제거(복원)되어 국부적인 단락(누설)에 의한 문제점의 발생이 방지된다.

또 복원 공정에서는, 도 9(c)에 도시한 것처럼 구조 결함(R)이 존재하는 부위를 둘러싸도록, 또한 스크라이브선(19)을 횡단하도록, 구획소자(21s)와 이 구획소자(21s)에 인접한 구획소자(21)에 레이저 광선(Q)을 조사해도 좋다. 이 경우, 스크라이브선(19) 부근에 형성된 구조 결함(R)이 존재하는 부분을 둘러싸도록 반도체층이나 전극 등의 광전 변환체가 증발하여 제거된다. 이에 의해 형성되는 틀 형태의 복원 부위(D)(횡단부)에 의해, 구조 결함(R) 자체가 주변 영역으로부터 전기적으로 분리된다. 즉, 구조 결함(R)을 직접 제거하지 않아도 구조 결함(R)에 의한 누설 등 장해의 영향을 배제할 수 있다. 복원 부위(D)는 광전 변환체(12)의 일부를 분리함으로써 형성되고, 서로 인접한 구획소자(21,21)간의 스크라이브선(19)을 횡단하고 있다.

이상과 같이, 결함 구획 특정 공정(P3), 결함 부위 특정 공정(P4) 및 복원 공정(P5)을 거쳐 태양전지에서의 구획소자에 존재하는 구조 결함이 특정되어 제거 또는 분리되어 있다. 구조 결함이 제거 또는 분리된 태양전지는, 보호층의 형성 공정(P6)에 보내져 후공정의 처리가 이루어진다.

이와 같은 본 발명의 태양전지의 제조 방법에 의하면, 먼저 결함 구획 특정 공정에서, 구조 결함을 가진 구획소자를 포함한 태양전지를 선별한다. 그리고 선별된, 결함을 가진 태양전지만을 결함 부위 특정 공정에 보낸다. 결함 부위 특정 공정에서는, 결함의 존재 부위가 정확하게 특정되기 때문에, 구조 결함이 없는 태양전지를 효율적으로 제조할 수 있게 된다.

더욱이, 결함 부위 특정 공정에서 구획소자내에 결함이 존재하는 위치를 정확하게 특정할 수 있기 때문에, 복원 공정에서 결함을 포함한 최소한의 영역만을 제거할 수 있다. 따라서, 태양전지로서의 특성을 크게 저하시키지 않고, 또 외관도 손상시키지 않고 결함 부분을 복원할 수 있다.

그리고 구조 결함이 존재하는 부위를 포함한 제1 구획소자(21s)와 이 제1 구획소자(21s)에 인접한 제2 구획소자(21)간의 스크라이브선(19)을 횡단하도록, 제1 구획소자(21s) 및 제2 구획소자(21)에 레이저 광선(Q)을 조사함으로써, 예를 들면, 스크라이브선 부근에 구조 결함이 존재한다고 해도, 매우 한정적인 폭을 가진 광전 변환체의 일부만을 제거하여, 광전 변환 효율에 거의 영향을 주지 않고 구조 결함을 복원할 수 있게 된다.

본 발명의 태양전지의 제조 장치로서는, 도 7(a) 및 (b)에 도시한 결함 부위 특정 공정에서, 구조 결함(E)의 위치를 특정하기 위해 구획소자(21)들 사이에서 복수 개소의 저항값을 측정하는 저항 측정부를 구비하면 좋다. 이러한 저항 측정부는 2탐침식 또는 4탐침식의 저항 측정 장치와, 구획소자(21)와 탐침을 길이 방향(L)을 따라서 상대 이동시키는 이동 장치로 구성되어 있으면 좋다.

그리고 도 9(a) 내지 (c)에 도시한 복원 공정에서는, 스크라이브선(19)을 횡단하도록, 제1 구획소자(21s) 및 제2 구획소자(21)에 레이저 광선(Q)을 조사하기 위한 복원부로서, 예를 들면 레이저 장치(25)를 구비하면 좋다. 이와 같은 복원부는, 레이저 광선을 소정의 범위에서 주사시키는 주사 기구를 더 구비하거나, 혹은 피복원물인 태양전지를 놓아두고 수평 이동시키는 이동 테이블을 구비하면 좋다.

<산업상 이용 가능성>

이상 상세히 서술한 것처럼, 본 발명은 광전 변환체에 대한 손상이 억제되어, 구조 결함의 발생 부분이 정확하게 특정되고, 특정 구조 결함이 확실히 제거 및 복원된 태양전지를 제조하는 방법 및 장치에 유용하다.

10 태양전지
11 기판
12 광전 변환체
13 제1 전극
14 반도체층
15 제2 전극
19 스크라이브선
21 구획소자
25 레이저 장치

Claims (5)

1. 태양전지의 제조 방법으로서,
   복수의 구획소자를 포함하고 서로 인접한 상기 구획소자들이 전기적으로 접속된 광전 변환체를 형성하고,
   상기 광전 변환체 중 구조 결함을 가진 제1 구획소자를 특정하고,
   서로 인접한 상기 구획소자들 사이에서 복수 개소의 저항값을 측정하여 얻어지는 저항값의 분포에 기초하여 결함 부위를 특정함으로써, 상기 제1 구획소자내에서 구조 결함이 존재하는 부위를 한정하고,
   상기 구조 결함이 존재하는 부위를 포함한 상기 제1 구획소자와, 상기 제1 구획소자에 인접한 제2 구획소자간의 경계부를 횡단하도록, 상기 제1 구획소자 및 상기 제2 구획소자에 레이저 광선을 조사하여, 상기 구조 결함을 제거 또는 분리한다.
2. 제1항에 있어서,
   상기 구조 결함이 존재하는 부위를 한정할 때에, 저항값의 측정 밀도를 적어도 2단계 이상 바꾸어 측정하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 구조 결함이 존재하는 부위를 한정할 때에, 저항값의 측정에는 4탐침식의 저항 측정 장치가 사용되는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조 방법.
4. 복수의 구획소자를 포함한 광전 변환체를 가진 태양전지의 제조 장치로서,
   상기 광전 변환체 중 구조 결함을 가진 제1 구획소자내에서 상기 구조 결함이 존재하는 부위를 한정하기 위해, 서로 인접한 상기 구획소자들 사이에서 복수 개소의 저항값을 측정하는 저항 측정부와,
   상기 구조 결함이 존재하는 부위를 포함한 상기 제1 구획소자와, 상기 제1 구획소자에 인접한 제2 구획소자간의 경계부를 횡단하도록, 상기 제1 구획소자 및 상기 제2 구획소자에 레이저 광선을 조사하여, 상기 구조 결함을 제거 또는 분리하는 복원부를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조 장치.
5. 태양전지로서,
   복수의 구획소자를 포함한 광전 변환체와,
   상기 광전 변환체의 일부를 제거 또는 분리함으로써 형성되며, 서로 인접한 상기 구획소자간의 경계부를 횡단하고 있는 횡단부를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지.

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