光電変換装置の製造方法および光ビーム照射加工装置
【課題】基板温度の調整が不要であり、高精度な加工により高い生産効率を実現することができる光電変換装置の製造方法および光ビーム照射加工装置を提供する。
【解決手段】温度情報と事前に取得した歪情報とを含む情報に基づいて決定された位置に光ビームを照射することにより被加工物の加工が行なわれる光電変換装置の製造方法である。また、温度情報取得部によって取得された温度情報と内部記憶された歪情報とを含む情報に基づいて決定された位置に光ビームを照射できるように光ビーム発振部と駆動部とを制御することが可能な制御部を備えた光ビーム照射加工装置である。
【解決手段】温度情報と事前に取得した歪情報とを含む情報に基づいて決定された位置に光ビームを照射することにより被加工物の加工が行なわれる光電変換装置の製造方法である。また、温度情報取得部によって取得された温度情報と内部記憶された歪情報とを含む情報に基づいて決定された位置に光ビームを照射できるように光ビーム発振部と駆動部とを制御することが可能な制御部を備えた光ビーム照射加工装置である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電変換装置の製造方法および光ビーム照射加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光電変換装置の一例である薄膜太陽電池の代表的な構造としては、以下の（１）および（２）の２つの構造が挙げられる。
【０００３】
（１）ガラス等の絶縁透光性基板上に、ＳｎＯ2（酸化スズ）、ＩＴＯ（indium Tin Oxide）またはＺｎＯ（酸化亜鉛）等の透明導電膜が形成され、その透明導電膜上に半導体のｐ層、ｉ層およびｎ層がこの順に積層された光電変換層が形成され、その光電変換層上に金属薄膜等の裏面電極層が形成された構造。
【０００４】
（２）金属基板電極上に、半導体のｎ層、ｉ層およびｐ層がこの順に積層された光電変換層が形成され、その光電変換層上に透明導電膜が形成された構造。
【０００５】
（１）の構造は、絶縁透光性基板が薄膜太陽電池の表面保護部材を兼ねることができること、またＳｎＯ2等の耐プラズマ性の透明導電膜上にプラズマＣＶＤ法により光電変換層を形成することが可能となったこと等から多用されるようになり、現在の主流となっている。
【０００６】
また、（１）の構造においては、薄膜太陽電池の裏面電極層としてＡｇ（銀）やＡｌ（アルミニウム）等の反射率の高い材料を用いるとともに、光電変換層と裏面電極層との間にＺｎＯまたはＩＴＯ等の透明電極を挟んだ構造とすることによって、薄膜太陽電池の変換効率を向上させる試みも行なわれている。
【０００７】
さらに、（１）の構造においては、大面積の表面を有する薄膜太陽電池を製造するため、レーザ光を用いて、絶縁透光性基板上に単位太陽電池セルを集積化して直列接続する方法が一般に用いられている。
【０００８】
この方法は、たとえば、以下のようにして行なわれる。まず、絶縁透光性基板上に透明導電膜を分離する分離溝を備えた透明導電膜を形成する。次に、分離溝を備えた透明導電膜を覆うように光電変換層を積層し、レーザ光を用いたレーザスクライブ法で光電変換層の一部を除去することにより光電変換層を分離する分離溝を形成する。そして、分離溝が形成された光電変換層を覆うように裏面電極層を積層し、レーザ光を用いたレーザスクライブ法で光電変換層および裏面電極層のそれぞれの一部を除去することにより単位太陽電池セルに分離する分離溝を形成する。これにより、絶縁透光性基板上に、１つの透明導電膜、光電変換層および裏面電極層からなる単位太陽電池セルの透明導電膜が、隣接する単位太陽電池セルの裏面電極層と電気的に接続した構造の薄膜太陽電池を形成することができる。
【０００９】
また、絶縁透光性基板上に単位太陽電池セルが集積化された構造の薄膜太陽電池においては、非発電面積を低減することによって、薄膜太陽電池の変換効率を向上させることが行なわれている。非発電面積を低減する方法としては、透明導電膜を分離する分離溝と光電変換層を分離する分離溝との間隔、および光電変換層を分離する分離溝と単位太陽電池セルを分離する分離溝との間隔をそれぞれ狭くする方法が考えられている。そして、これらの間隔をそれぞれ狭くして薄膜太陽電池の生産効率を向上させるためには、レーザスクライブ法による加工を精度良く行なう必要がある。
【００１０】
しかしながら、レーザスクライブ法による加工においては、分離溝を精度良く形成することはできず、分離溝の形成位置にばらつきが生じて、薄膜太陽電池の特性が低下したり、薄膜太陽電池を構成する単位太陽電池セル同士の電気的な接続不良が起こるという問題があった。
【００１１】
この問題を解決するため、たとえば特許文献１には、透明導電膜、光電変換層および裏面電極層のそれぞれのレーザスクライブ時における基板温度を設定値±１０℃以内の範囲に調整して薄膜太陽電池を製造する方法が開示されている。この方法によれば、レーザスクライブ時における基板温度のばらつきを低減することによって、高精度のレーザスクライブが実現できるとされている。
【００１２】
しかしながら、特許文献１の方法においては、基板を冷却することにより、プラズマＣＶＤ法による光電変換層の形成後、スパッタリング法による透明導電膜の形成後、およびスパッタリング法による裏面電極層の形成後のそれぞれの基板温度を室温付近まで下げるまでには相当の時間がかかるという問題があった。
【００１３】
なお、基板の冷却方法としては、自然冷却および強制ファン冷却にて冷却を行なう方法が考えられる。
【００１４】
図１８に、幅１０００ｍｍ×長さ１４００ｍｍ×厚さ４ｍｍの大きさのガラス基板を１６０℃から３０分間放置して自然冷却させたときの測定位置１〜５のそれぞれにおける基板温度（℃）と放置時間（分）との関係を示す。図１８の縦軸が基板温度（℃）を示しており、横軸が放置時間（分）を示している。
【００１５】
図１９に、上記のガラス基板１００の表面における上記の測定位置１〜５の位置を示す模式的な平面図を示す。ここで、ガラス基板１００の表面の左下の角の座標（ｘ，ｙ）を（０，０）とし、ガラス基板１００の幅方向をｘ軸とし、長さ方向をｙ軸としたとき、測定位置１〜５の座標（ｘ，ｙ）はそれぞれ、測定位置１（３０，３０）、測定位置２（２９０，３４０）、測定位置３（５００，７００）、測定位置４（６６０，９９０）および測定位置５（９７０，１３７０）となっている。
【００１６】
図１８および図１９に示すように、１６０℃のガラス基板１００を３０分間放置して自然冷却した場合には、自然冷却後のガラス基板１００の表面の中心部（測定位置２〜４）の基板温度は約５０℃であり、周辺部（測定位置１，５）の基板温度は約３０℃となるため、ガラス基板１００内で約２０℃の温度差が生じている。この場合には、たとえば図２０の模式的平面図に示すように、ガラス基板１００が熱膨張する。そのため、このような熱膨張したガラス基板１００にレーザスクライブを行なったとしても高精度のレーザスクライブを実現することができない。そのため、特許文献１の方法において、ガラス基板１００の冷却を自然冷却により行なった場合には、透明導電膜、光電変換層および裏面電極層のそれぞれの形成後に、それぞれ３０分以上冷却する必要があり、さらに精度良くレーザ加工を行なうためにはガラス基板１００の面内の均一性を保つためにさらに長時間の冷却時間が必要になることから、薄膜太陽電池の生産効率が悪くなるという問題があった。特に、光電変換層は、薄膜太陽電池の特性に影響を与える重要な層であり、光電変換層の形成後に短時間で次の工程を行なうことが極めて重要となる。
【００１７】
また、基板の冷却方法として、強制ファン冷却を用いた場合には、自然冷却を用いた場合と比べて冷却時間を短縮することはできるが、高精度のレーザスクライブを実現するためにはこの場合にも３０分以上の冷却時間が必要となる。また、強制ファン冷却は、製造装置のコストが増大する問題も有している。
【００１８】
そこで、たとえば特許文献２には、積極的に基板温度を調整することにより、高精度のレーザスクライブと、薄膜太陽電池の生産効率の向上と、を実現するための方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１９】
【特許文献１】特開２０００−３５３８１６号公報
【特許文献２】特許第４３５４２８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
しかしながら、特許文献２の方法において、たとえば製造ラインが長時間停止して基板温度が室温まで低下した場合には、その基板を室温よりも高温の設定値（特許文献２の段落［００２４］および［００２９］参照）まで加熱する必要があったため、薄膜太陽電池の生産効率が低下するという問題があった。また、室温まで温度が低下した基板の加熱を避けるため、製造ライン全体の温度を設定値の温度に維持する装置等を導入する必要があるが、そのような装置を導入した場合には、製造装置全体のコストが増大するという問題もあった。また、特許文献２の方法においても、設定値よりも高い基板温度を設定値まで低下させるまでの冷却時間が必要となる。
【００２１】
上記の事情に鑑みて、本発明の目的は、基板温度の調整が不要であり、高精度な加工により高い生産効率を実現することができる光電変換装置の製造方法および光ビーム照射加工装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明は、基板と基板上に形成された膜とを含む被加工物の温度情報を取得する工程と、温度情報を取得する工程の後に被加工物に光ビームを照射することによって光ビームの照射領域における被加工物を加工する工程と、を含み、被加工物を加工する工程においては、温度情報と事前に取得した歪情報とを含む情報に基づいて決定された位置に光ビームが照射される、光電変換装置の製造方法である。
【００２３】
ここで、本発明の光電変換装置の製造方法においては、温度情報を取得する工程において、被加工物の表面の温度分布または被加工物の表面の少なくとも１点の温度の情報が取得されることが好ましい。
【００２４】
また、本発明の光電変換装置の製造方法においては、被加工物を加工する工程において、光ビームが基板側から照射されることが好ましい。
【００２５】
また、本発明は、基板と基板上に形成された膜とを含む被加工物に光ビームを照射することによって被加工物を加工するための光ビーム照射加工装置であって、被加工物に光ビームを照射するための光ビーム発振部と、光ビームの照射前の被加工物の温度情報を取得するための温度情報取得部と、被加工物の位置を変更することが可能な駆動部と、温度情報取得部によって取得された温度情報と内部記憶された歪情報とを含む情報に基づいて決定された位置に光ビームを照射できるように光ビーム発振部と駆動部とを制御することが可能な制御部と、を備えた、光ビーム照射加工装置である。
【００２６】
さらに、本発明は、基板と基板上に形成された膜とを含む被加工物に光ビームを照射することによって被加工物を加工するための光ビーム照射加工装置であって、被加工物の温度情報を取得するための温度情報取得部と、被加工物を加工するための加工部と、被加工物を温度情報取得部から加工部に搬送するための搬送部と、を備え、加工部は、被加工物に光ビームを照射するための光ビーム発振部と、被加工物の位置を変更することが可能な駆動部と、温度情報取得部によって取得された温度情報と内部記憶された歪情報とを含む情報に基づいて決定された位置に光ビームを照射できるように光ビーム発振部と駆動部とを制御することが可能な制御部と、を備えた、光ビーム照射加工装置である。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、基板温度の調整が不要であり、高精度な加工により高い生産効率を実現することができる光電変換装置の製造方法および光ビーム照射加工装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】実施の形態における薄膜太陽電池の製造方法の製造工程の一部を図解する模式的な断面図である。
【図２】実施の形態における薄膜太陽電池の製造方法の製造工程の他の一部を図解する模式的な断面図である。
【図３】実施の形態における薄膜太陽電池の製造方法の製造工程の他の一部を図解する模式的な断面図である。
【図４】実施の形態における薄膜太陽電池の製造方法の製造工程の他の一部を図解する模式的な断面図である。
【図５】実施の形態で用いられるレーザスクライブ装置の一例の模式的な構成図である。
【図６】太陽電池基板の歪情報を事前に取得する方法の一例の工程の一部を図解する模式的な斜視図である。
【図７】太陽電池基板の歪情報を事前に取得する方法の一例の工程の他の一部を図解する模式的な拡大平面図である。
【図８】太陽電池基板の歪情報を事前に取得する方法の他の一例を図解する模式的な拡大平面図である。
【図９】太陽電池基板の歪情報を事前に取得する方法のさらに他の一例を図解する模式的な拡大平面図である。
【図１０】実施の形態において用いられるレーザスクライブ装置の他の一例の模式的な構成図である。
【図１１】実施の形態において用いられるレーザスクライブ装置のさらに他の一例の模式的な構成図である。
【図１２】実施の形態における薄膜太陽電池の製造方法の製造工程の他の一部を図解する模式的な断面図である。
【図１３】実施の形態における薄膜太陽電池の製造方法の製造工程の他の一部を図解する模式的な断面図である。
【図１４】実施の形態により製造された薄膜太陽電池における第１の分離溝、第２の分離溝および第３の分離溝の関係の一例を図解する模式的な拡大平面図である。
【図１５】実施例における赤外線サーモグラフィにより測定された太陽電池基板の表面の温度分布を示す写真である。
【図１６】実施例の薄膜太陽電池を基板側から光学顕微鏡を用いて撮影した写真である。
【図１７】比較例の薄膜太陽電池を基板側から光学顕微鏡を用いて撮影した写真である。
【図１８】ガラス基板を１６０℃から３０分間放置して自然冷却させたときの測定位置１〜５のそれぞれにおける基板温度（℃）と放置時間（分）との関係を示す図である。
【図１９】ガラス基板の表面における測定位置１〜５の位置を示す模式的な平面図である。
【図２０】熱膨張したガラス基板の模式的な平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の光電変換装置の製造方法の一例として、実施の形態における薄膜太陽電池の製造方法について説明する。なお、本発明の図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表わすものとする。
【００３０】
まず、図１の模式的断面図に示すように、基板１上に透明導電膜２を形成する。透明導電膜２の形成方法としては、たとえば従来から公知の熱ＣＶＤ法、スパッタリング法、蒸着法またはイオンプレーティング法などを用いることができる。
【００３１】
ここで、基板１としては、たとえば、ガラス基板、ポリイミド樹脂などの透明樹脂を含む樹脂基板、またはこれらの基板の複数を積層した基板などの光を透過させることができる透光性基板を用いることができる。
【００３２】
また、透明導電膜２としては、たとえば、ＳｎＯ2（酸化スズ）膜、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜、若しくはＺｎＯ（酸化亜鉛）膜の単層またはこれらを複数重ね合わせた複数層などの光を透過させることができるとともに導電性である膜を用いることができる。透明導電膜２が複数層から構成される場合には、すべての層が同一の材料から形成されていてもよく、少なくとも１層が他と異なる材料から形成されていてもよい。
【００３３】
次に、図２の模式的断面図に示すように、透明導電膜２を分離する直線状の第１の分離溝３１を形成する。第１の分離溝３１は、たとえばレーザスクライブ法などにより形成することができる。レーザスクライブ法による第１の分離溝３１の形成は、たとえば、基板１側から透明導電膜２の一部にレーザ光を照射し、レーザ光の照射位置を透明導電膜２の表面に沿って移動させ、レーザ光の照射領域の透明導電膜２の部分を蒸散させることにより行なうことができる。なお、レーザスクライブ法による第１の分離溝３１の形成に用いられるレーザ光としては、たとえば、ＹＡＧレーザ光の基本波またはＹＶＯ4レーザ光の基本波などを用いることができる。
【００３４】
次に、図３の模式的断面図に示すように、第１の分離溝３１が形成された透明導電膜２上に光電変換層３を形成することにより太陽電池基板１２を形成する。光電変換層３の形成方法としては、たとえばプラズマＣＶＤ法などを用いることができる。
【００３５】
ここで、光電変換層３としては、たとえば、プラズマＣＶＤ法により、ｐ型半導体層、ｉ型半導体層およびｎ型半導体層を基板１側からこの順序に積層した積層構造体などを用いることができる。
【００３６】
ｐ型半導体層としては、たとえば、ｐ型非晶質シリコン層、ｐ型微結晶シリコン層、ｐ型非晶質炭化シリコン層、またはｐ型非晶質窒化シリコン層などのｐ型層の単層またはこれらを複数重ね合わせた複数層などを用いることができる。ｐ型半導体層が複数層から構成される場合には、すべての層が同一の半導体材料から形成されていてもよく、少なくとも１層が他と異なる半導体材料から形成されていてもよい。ｐ型半導体層にドープされるｐ型不純物としては、たとえばボロンなどを用いることができる。
【００３７】
ｉ型半導体層としては、たとえば、ｉ型非晶質シリコン層、ｉ型微結晶シリコン層、ｉ型非晶質炭化シリコン層、またはｉ型非晶質窒化シリコン層などのｉ型層の単層またはこれらを複数重ね合わせた複数層などを用いることができる。ｉ型半導体層は、ｐ型不純物およびｎ型不純物のいずれもドープされないノンドープ層である。ｉ型半導体層が複数層から構成される場合には、すべての層が同一の半導体材料から形成されていてもよく、少なくとも１層が他と異なる半導体材料から形成されていてもよい。
【００３８】
ｎ型半導体層としては、たとえば、ｎ型非晶質シリコン層、ｎ型微結晶シリコン層、ｎ型非晶質炭化シリコン層、またはｎ型非晶質窒化シリコン層などのｎ型層の単層またはこれらを複数重ね合わせた複数層などを用いることができる。ｎ型半導体層が複数層から構成される場合には、すべての層が同一の半導体材料から形成されていてもよく、少なくとも１層が他と異なる半導体材料から形成されていてもよい。ｎ型半導体層にドープされるｎ型不純物としては、たとえばリンなどを用いることができる。
【００３９】
また、光電変換層３としては、たとえば２つ以上のｐ−ｉ−ｎ層を重ね合わせたタンデム構造としてもよい。このようなタンデム構造としては、たとえば、ｐ型非晶質シリコン層、ｉ型非晶質シリコン層およびｎ型微結晶シリコン層が基板１側からこの順序で積層されたｐ−ｉ−ｎ層と、ｐ型微結晶シリコン層、ｉ型微結晶シリコン層およびｎ型微結晶シリコン層が基板１側からこの順序で積層されたｐ−ｉ−ｎ層とを組み合わせた構造等が挙げられる。
【００４０】
なお、本明細書において、「非晶質シリコン」は「水素化非晶質シリコン」を含む概念であり、「微結晶シリコン」は「水素化微結晶シリコン」を含む概念である。
【００４１】
次に、図４の模式的断面図に示すように、太陽電池基板１２の光電変換層３を分離する直線状の第２の分離溝３２を形成する。ここで、第２の分離溝３２は、以下に例示されるレーザスクライブ法による加工により形成される。
【００４２】
図５に、本実施の形態に用いられるレーザスクライブ装置の一例の模式的な構成を示す。このレーザスクライブ装置は、レーザ光発振器１１と、光学ユニット１３と、ステージ１４と、基板位置固定ユニット１５と、基板平面度維持部材（図示せず）と、駆動ユニット１６ａ，１６ｂと、台座２３と、温度測定ユニット１８と、温度情報記録ユニット１９と、制御ユニット１７と、を備えている。
【００４３】
レーザ光発振器１１は、太陽電池基板１２の光電変換層３を蒸散することが可能なエネルギを有するレーザ光２２を発振することができる。そのようなレーザ光２２としては、たとえば、ＹＡＧレーザ光の第２高調波またはＹＶＯ4レーザ光の第２高調波などが挙げられる。
【００４４】
光学ユニット１３は、レーザ光発振器１１から発振されたレーザ光２２の進行方向を反射により変えることができるミラー２０と、ミラー２０で反射されたレーザ光２２を集光して太陽電池基板１２に照射することができるレンズ２１とを含む空間伝送方式の光学系とされている。光学ユニット１３としては、レーザ光発振器１１から発振されたレーザ光２２を太陽電池基板１２に導くことができる光学系であれば特に限定されず、たとえば、空間伝送方式の光学系以外にも、光ファイバを用いたファイバ伝送方式の光学系を用いてもよい。
【００４５】
ステージ１４としては、その表面上に太陽電池基板１２を設置することが可能な構造（たとえば、太陽電池基板１２の周辺部を保持可能な支持部材）を有するものが用いられている。
【００４６】
基板位置固定ユニット１５としては、ステージ１４の４つの側面にそれぞれ取り付けられて太陽電池基板１２の側面を押さえることにより、ステージ１４に対する太陽電池基板１２の相対的な位置を変化させない機構が用いられている。ただし、基板位置固定ユニット１５は、この機構に限定されるものではなく、ステージ１４上で太陽電池基板１２を固定することができる機構であればよい。
【００４７】
基板平面度維持部材（図示せず）は、ステージ１４の内部に設けられて、先端部が樹脂から構成され、太陽電池基板１２を複数点で支持することにより太陽電池基板１２の表面の平面度を維持する部材である。基板平面度維持部材（図示せず）としては、たとえば、支持ピンやボールベア等を用いることができる。また、基板平面度維持部材（図示せず）の代わりに、オートフォーカス機能を有し、太陽電池基板１２の撓みに対応する機構を設けてもよい。
【００４８】
駆動ユニット１６ａとしては、台座２３の表面の長手方向をｘ軸とし、台座２３の表面の長手方向に直交する方向をｙ軸としたときに、台座２３の表面のｘ軸方向にステージ１４を移動自在とする機構が用いられており、駆動ユニット１６ｂとしては、台座２３の表面のｙ軸方向にステージ１４を移動自在とする機構が用いられている。ただし、駆動ユニット１６ａ，１６ｂは、この構成に限定されるものではなく、太陽電池基板１２を保持したステージ１４の台座２３の表面上における２次元的な移動を可能とするものであればよい。
【００４９】
台座２３としては、ステージ１４の２次元的な移動を可能とする表面を有する平板が用いられている。
【００５０】
温度測定ユニット１８は、太陽電池基板１２の上方に位置して太陽電池基板１２の温度情報を取得することができる。温度測定ユニット１８としては、太陽電池基板１２の温度情報を取得することができるものであれば特に限定されず、たとえば、太陽電池基板１２の表面全体の温度分布の情報を取得することができる非接触式の赤外線サーモグラフィ、または太陽電池基板１２の表面の温度をスポットで測定することができる非接触式の赤外放射温度計若しくは接触式の熱電対などを用いることができる。
【００５１】
温度情報記録ユニット１９は、温度測定ユニット１８および制御ユニット１７にそれぞれ接続されている。そして、温度測定ユニット１８から送信されてきた太陽電池基板１２の温度情報を受信してその内部に記録し、その記録した温度情報を制御ユニット１７に送信することができる。
【００５２】
制御ユニット１７は、レーザ光発振器１１、駆動ユニット１６ａ、駆動ユニット１６ｂおよび温度情報記録ユニット１９にそれぞれ接続されている。また、制御ユニット１７の内部には、事前に取得された太陽電池基板１２の歪情報が記憶されている。そして、制御ユニット１７は、温度情報記録ユニット１９から送信されてきた太陽電池基板１２の温度情報と、内部記憶された太陽電池基板１２の歪情報とに基づいてレーザ光発振器１１から発振されるレーザ光２２の太陽電池基板１２への照射位置を決定し、その決定された照射位置にレーザ光２２が照射されるように、レーザ光発振器１１から発振されるレーザ光２２の照射タイミングおよび駆動ユニット１６ａ，１６ｂによるステージ１４の移動をそれぞれ制御することができる。
【００５３】
太陽電池基板１２の歪情報は、太陽電池基板１２の表面の少なくとも１つの位置における温度に対する歪量についての情報であり、レーザスクライブ法による太陽電池基板１２の加工前に事前に取得される。
【００５４】
太陽電池基板１２の歪情報は、たとえば以下の（ａ）〜（ｄ）のようにして事前に取得することができる。
【００５５】
（ａ）被加工物となる太陽電池基板１２と同様のサンプルを作製する際に、第１の分離溝３１の形成後であって光電変換層３の形成前に、予め、室温における基板１の表面の少なくとも１つの所定の位置（好ましくは基板１の表面の中心と両端を含む３点）を特定しておく。ここで、所定の位置は、被加工物の温度変化によっては位置が変動しない基準位置（たとえば基板１の側面など）からの距離によって特定される。
【００５６】
（ｂ）次に、第１の分離溝３１が形成された透明導電膜２の表面上に光電変換層３を形成することによって、被加工物となる太陽電池基板１２と同様のサンプルを作製する。
【００５７】
（ｃ）次に、たとえば図６の模式的斜視図に示すように、光電変換層３の形成直後のサンプル１２ａの表面の温度分布を測定する。
【００５８】
（ｄ）次に、たとえば図７の模式的拡大平面図に示すように、上記の（ａ）で特定された所定の位置であるＡ点〜Ｅ点は、それぞれ、光電変換層３の形成による歪みによりＡ’点〜Ｅ’点の位置に移動する。そして、上記の（ａ）と同様にして、基準位置からＡ’点〜Ｅ’点までのそれぞれの距離を測定する。そして、基準位置からＡ’点〜Ｅ’点までのそれぞれの距離と、上記の（ａ）で特定された基準位置からＡ点〜Ｅ点までのそれぞれの距離と、の差の絶対値を算出する。これにより、上記の（ａ）で特定された所定の位置であるＡ点〜Ｅ点のそれぞれの点における温度と歪量ＷＡ、ＷＢ、ＷＣ、ＷＤおよびＷＥとの関係の情報を取得することができる。なお、図７において、参照符号４２は後述のレーザ光２２の照射位置の軌道に相当し、Ａ’点〜Ｅ’点を通る曲線が当該軌道４２の幅の中心線である加工中心ライン４２ａに相当する。また、第１の分離溝３１の幅の中心線が第１の分離溝３１の加工中心ライン３１ａに相当する。
【００５９】
なお、上記において、Ａ点〜Ｅ点はそれぞれ以下の点に相当する。
Ａ点：レーザスクライブ法による加工後に室温まで冷却された後に理想的な位置に形成される直線状の第２の分離溝３２の幅方向の中心線に相当する加工中心ライン３２ａの一方の端部近傍の点
Ｂ点：レーザスクライブ法による加工後に室温まで冷却された後に理想的な位置に形成される直線状の第２の分離溝３２の加工中心ライン３２ａの中点
Ｃ点：レーザスクライブ法による加工後に室温まで冷却された後に理想的な位置に形成される直線状の第２の分離溝３２の加工中心ライン３２ａのＡ点とは反対側の端部近傍の点
Ｄ点：レーザスクライブ法による加工後に室温まで冷却された後に理想的な位置に形成される直線状の第２の分離溝３２の加工中心ライン３２ａのＡ点とＢ点とを結ぶ線分ＡＢの中点
Ｅ点：レーザスクライブ法による加工後に室温まで冷却された後に理想的な位置に形成される直線状の第２の分離溝３２の加工中心ライン３２ａのＢ点とＣ点とを結ぶ線分ＢＣの中点
また、たとえば図８または図９に示すように、上記のＡ点〜Ｅ点以外の点についても歪量を算出することができる。ここで、Ａ点〜Ｅ点以外の点の歪量の算出方法として、Ｆ点（Ａ点とＤ点とを結ぶ線分ＡＤの中点）、Ｇ点（Ｄ点とＢ点とを結ぶ線分ＤＢの中点）、Ｈ点（Ｂ点とＥ点とを結ぶ線分ＢＥの中点）およびＩ点（Ｅ点とＣ点とを結ぶ線分ＥＣの中点）の歪量の算出について説明する。
【００６０】
図８は、第１の分離溝３１の加工中心ライン３１ａと第２の分離溝３２の加工中心ライン３２ａとの間の間隔が５０μｍ程度である場合に、隣り合う歪量の差（ＷＤ−ＷＡ、ＷＢ−ＷＤ、ＷＢ−ＷＥ、ＷＥ−ＷＣ）がそれぞれ２０μｍ以下であるときのＦ点〜Ｉ点における歪量の算出方法について図解している。
【００６１】
まず、図８に示すように、Ａ’点、Ｄ’点、およびＢ’点をそれぞれ通過するような直線若しくは近似直線と、Ｂ’点、Ｅ’点およびＣ’点ををそれぞれ通過する直線若しくは近似直線とをそれぞれ結んだ屈曲線を描く。
【００６２】
次に、上記の屈曲線と、加工中心ライン３２ａ上のＦ点〜Ｉ点のそれぞれの点との距離を測定することによって、Ｆ点〜Ｉ点における歪量ＷＦ、ＷＧ、ＷＨ、およびＷＩがそれぞれ算出される。
【００６３】
図９は、第１の分離溝３１の加工中心ライン３１ａと第２の分離溝３２の加工中心ライン３２ａとの間の間隔が５０μｍ程度である場合に、隣り合う歪量の差（ＷＤ−ＷＡ、ＷＢ−ＷＤ、ＷＢ−ＷＥ、ＷＥ−ＷＣ）の少なくとも１つが２０μｍを超えるときのＦ点〜Ｉ点における歪量の算出方法について図解している。
【００６４】
まず、図９に示すように、Ａ’点〜Ｅ’点をそれぞれ通過するような曲線若しくは近似曲線を描く。
【００６５】
次に、上記の曲線若しくは近似曲線と、加工中心ライン３２ａ上のＦ点〜Ｉ点のそれぞれの点との距離を測定することによって、Ｆ点〜Ｉ点における歪量ＷＦ、ＷＧ、ＷＨ、およびＷＩがそれぞれ算出される。
【００６６】
以上のようにして、サンプル１２ａの表面の温度分布を変化させながらサンプル１２ａの表面の所定の位置における歪量を算出していくことによって、太陽電池基板１２の表面の所定の位置における温度に対する歪量についての情報である歪情報を取得することができる。
【００６７】
なお、上記においては、レーザスクライブ法による加工後に室温まで冷却された後に理想的な位置に形成される直線状の第２の分離溝３２の加工中心ライン３２ａ上の複数の点から太陽電池基板１２の歪情報を取得したが、上記と同様にして、代表的な１点（好ましくは光電変換層３の形成後において最も高温となる点）から太陽電池基板１２の表面の複数の点における歪情報を取得することもできる。これは、同一の製造工程により同一の構造の薄膜太陽電池を量産する場合には、太陽電池基板１２の温度分布はほとんど同じ傾向を示すためである。
【００６８】
また、透明導電膜２の形成後であって第１の分離溝３１の形成前の基板１、および後述する裏面電極層の形成後であって第３の分離溝の形成前の太陽電池基板１２についてもそれぞれ上記と同様に歪情報を事前に取得しておくことが好ましい。
【００６９】
以下に、図５に示すレーザスクライブ装置を用いて太陽電池基板１２のレーザスクライブ法による太陽電池基板１２の加工による第２の分離溝３２の形成方法の一例について説明する。
【００７０】
まず、図５に示すように、被加工物である太陽電池基板１２をステージ１４上に設置し、その後、基板位置固定ユニット１５によってステージ１４上に太陽電池基板２を固定する。
【００７１】
次に、温度測定ユニット１８により太陽電池基板１２の表面の温度情報が取得され、取得された太陽電池基板１２の表面の温度情報が温度情報記録ユニット１９に送信されて、温度情報記録ユニット１９に記録される。
【００７２】
次に、温度情報記録ユニット１９に記録された温度情報が温度情報記録ユニット１９から制御ユニット１７に送信される。そして、制御ユニット１７において、温度情報記録ユニット１９から送信されてきた温度情報と、事前に取得され制御ユニット１７に内部記憶された太陽電池基板１２の歪情報とに基づいて、室温まで冷却した後の太陽電池基板１２に直線状の第２の分離溝３２が形成されるように、レーザ光２２の照射位置が決定される。また、レーザ光２２の照射位置は、さらに第２の分離溝３２のピッチを考慮して決定することもできる。
【００７３】
次に、制御ユニット１７によって、レーザ光発振器１１および駆動ユニット１６ａ，１６ｂを制御して、駆動ユニット１６ａ，１６ｂによりステージ１４が台座２３のｘ軸方向および／またはｙ軸方向に２次元的に移動させられながらレーザ光発振器１１によりレーザ光２２が照射されて、上記のようにして決定されたレーザ光２２の照射位置の軌道に沿ってレーザ光２２が照射される。ここで、レーザ光２２の照射は、たとえば、加工基準（好ましくは第１の分離溝３１の幅方向に位置する基板１の側面）を基準として行なうことができる。
【００７４】
ここで、レーザ光２２は、レーザ光発振器１１から発振された後に光学ユニット１３に進行し、光学ユニット１３の内部のミラー２０によって反射し、レンズ２１によって集光された後に太陽電池基板１２の基板１側から入射する。太陽電池基板１２の基板１側から入射したレーザ光２２は、基板１および透明導電膜２を通して光電変換層３に照射され、レーザ光２２の照射部分の光電変換層３が蒸散して除去されて第２の分離溝３２が形成される。
【００７５】
レーザ光２２の照射位置の軌道は、レーザスクライブ法による加工前の太陽電池基板１２の温度分布の状態から室温まで冷却された後の状態に変化した後にどのように歪が生じるかということを想定して決定されている。したがって、レーザスクライブ法による加工直後においては、第２の分離溝３２の形状は、上記で決定された軌道に応じた形状となっているが、上記の加工後に太陽電池基板１２が室温まで冷却された後には、太陽電池基板１２に生じていた歪が解消されることにより、第２の分離溝３２の形状が直線状となって直線状の第２の分離溝３２が形成されることになる。
【００７６】
その後、基板位置固定ユニット１５による固定が解除され、ステージ１４から第２の分離溝３２の形成後の太陽電池基板１２が取り出されて、レーザスクライブ法による太陽電池基板１２の加工が完了する。
【００７７】
図１０に、本実施の形態に用いられるレーザスクライブ装置の他の一例の模式的な構成を示す。このレーザスクライブ装置は、被加工物である太陽電池基板１２をコンベア５１により搬送し、レーザ光照射装置１０の内部への搬入前に赤外線サーモグラフィ５２により太陽電池基板１２の表面全体の温度分布を温度情報として取得する点に特徴がある。
【００７８】
図１０に示すレーザスクライブ装置においては、レーザ光照射装置１０における太陽電池基板１２の加工時に他の太陽電池基板１２の温度情報を赤外線サーモグラフィ５２によって予め取得しておくことができることから、太陽電池基板１２の連続的な加工が可能となる。
【００７９】
なお、レーザ光照射装置１０としては、たとえば、図５に示すレーザスクライブ装置の温度測定ユニット１８および温度情報記録ユニット１９を装置の内部から取り外したしたものなどを用いることができる。
【００８０】
図１１に、本実施の形態に用いられるレーザスクライブ装置のさらに他の一例の模式的な構成を示す。このレーザスクライブ装置は、レーザ光照射装置１０の内部への搬入前の温度測定装置として、太陽電池基板１２の表面の温度をスポットで測定することが可能な赤外放射温度計５３を用いている点に特徴がある。
【００８１】
図１１に示すレーザスクライブ装置においては、赤外放射温度計５３は、図１０に示すレーザスクライブ装置の赤外線サーモグラフィ５２より低コストで設置が可能であることから、装置コストの低減を図ることができる。さらに、この場合には、赤外放射温度計５３による太陽電池基板１２の中心の温度情報だけでなく、少なくとも太陽電池基板１２の端の温度情報も取得し、太陽電池基板１２の中心と端の温度差を監視することが好ましい。これにより、各太陽電池基板１２の温度分布が通常の太陽電池基板１２の温度分布の範囲内に収まっているかどうかを確認することができるため、レーザスクライブ法による太陽電池基板１２の加工精度を高めることができる。
【００８２】
なお、図１０および図１１に示すように、太陽電池基板１２の温度情報の取得方法が、レーザ光照射装置１０の外部における太陽電池基板１２により放射される赤外線のスペクトルの検出により行なわれる場合には蛍光灯などによる温度情報の影響を避けるために、太陽電池基板１２への光の入射を妨げるようにコンベア５１の周囲を囲む部材を設置することが好ましい。
【００８３】
また、図１０および図１１に示すように、太陽電池基板１２の温度情報の取得方法が、レーザ光照射装置１０の外部における太陽電池基板１２により放射される赤外線のスペクトルの検出により行なわれる場合の測定温度誤差は、実際の温度±２℃の範囲内であることが好ましく、実際の温度±１℃の範囲内であることがより好ましく、実際の温度±０．５℃の範囲内であることがさらに好ましい。また、太陽電池基板１２の温度情報の取得は、太陽電池基板１２がレーザ光照射装置１０の内部に搬入される直前であることが好ましい。
【００８４】
上記のようにして、光電変換層３を分離する第２の分離溝３２を形成した後には、図１２の模式的断面図に示すように、第２の分離溝３２が形成された光電変換層３を覆うように裏面電極層４を形成する。裏面電極層４の形成方法としては、たとえば従来から公知のスパッタリング法、蒸着法またはイオンプレーティング法などを用いることができる。
【００８５】
ここで、裏面電極層４としては、たとえばＡｇ（銀）層、Ａｌ（アルミニウム）層またはこれらの層の積層体などの導電性を有する層を用いることができる。また、裏面電極層４は、光電変換層３側の表面に、たとえば、ＳｎＯ2膜、ＩＴＯ膜、ＺｎＯ膜、若しくはこれらの膜に微量の不純物を添加した膜の単層またはこれらを複数重ね合わせた複数層などの光を透過させることができるとともに導電性である透明導電膜を有していることが薄膜太陽電池の変換効率を向上させる観点から好ましい。透明導電膜が複数層から構成される場合には、すべての層が同一の材料から形成されていてもよく、少なくとも１層が他と異なる材料から形成されていてもよい。また、裏面電極層４の厚さは、たとえば、１５０ｎｍ以上４００ｎｍ以下の厚さとすることができる。
【００８６】
その後、図１３の模式的断面図に示すように、光電変換層３および裏面電極層４を分離する直線状の第３の分離溝３３を形成することよって薄膜太陽電池が製造される。本実施の形態で製造された薄膜太陽電池の裏面電極層４等に電流取り出し用の電極を形成してもよい。
【００８７】
第３の分離溝３３は、たとえばレーザスクライブ法などにより形成することができる。レーザスクライブ法による第３の分離溝３３の形成は、たとえば、基板１側から光電変換層３の一部にレーザ光を照射し、レーザ光の照射位置を光電変換層３の表面に沿って移動させていくことによりレーザ光の照射領域の光電変換層３および裏面電極層４の部分を蒸散して行なうことができる。なお、レーザスクライブ法による第３の分離溝３３の形成に用いられるレーザ光としては、たとえば、ＹＡＧレーザ光の第２高調波またはＹＶＯ4レーザ光の第２高調波などを用いることができる。
【００８８】
また、レーザスクライブ法による第３の分離溝３３の形成についても、上記の第２の分離溝３２と同様にして形成することが好ましい。すなわち、裏面電極層４の形成後の太陽電池基板１２を被加工物として、当該被加工物の加工前の温度情報と、事前に取得した当該被加工物の歪情報とに基づいてレーザ光の照射位置を決定して、決定されたレーザ光の照射位置に基板１側からレーザ光を照射するレーザスクライブ法により第３の分離溝３３を形成することが好ましい。この場合には、当該被加工物の温度を調整することなく、第３の分離溝３３を高精度で形成することが可能となるため、高い生産効率で薄膜太陽電池を製造することが可能となる。
【００８９】
また、レーザスクライブ法による第１の分離溝３１の形成についても、上記の第２の分離溝３２と同様にして形成することが好ましい。すなわち、透明導電膜２の形成後の基板１を被加工物として、当該被加工物の加工前の温度情報と、事前に取得した当該被加工物の歪情報とに基づいてレーザ光の照射位置を決定して、決定されたレーザ光の照射位置に基板１側からレーザ光を照射するレーザスクライブ法により第１の分離溝３１を形成することが好ましい。この場合には、当該被加工物の温度を調整することなく、第１の分離溝３１を高精度で形成することが可能となるため、高い生産効率で薄膜太陽電池を製造することが可能となる。
【００９０】
本実施の形態により製造された薄膜太陽電池においては、たとえば図１４の模式的拡大平面図に示すように、第１の分離溝３１の加工中心ライン３１ａと第２の分離溝３２の加工中心ライン３２ａとの間のピッチＰ１２と、第２の分離溝３２の加工中心ライン３２ａと第３の分離溝３３の加工中心ライン３３ａとの間のピッチＰ１３とをそれぞれ、たとえば１２０μｍ程度に高精度に制御することが可能である。
【００９１】
このように本実施の形態においては、従来の方法のように、被加工物の温度を調整してから分離溝の形成を行なうことが不要であることから、高い生産効率で薄膜太陽電池を製造することができる。
【００９２】
また、本実施の形態においては、レーザスクライブ法におけるレーザ光の照射位置が、レーザスクライブ法による加工前の被加工物の表面の温度分布の状態から室温まで冷却された後の状態に変化した後にどのように歪が生じるかということを想定して決定されているため、レーザスクライブ法による分離溝の形成を高精度で行なうことができる。
【００９３】
したがって、本実施の形態の薄膜太陽電池の製造方法およびレーザスクライブ装置によれば、被加工物の温度調整をすることなく、高精度な加工により薄膜太陽電池の高い生産効率を実現することができる。
【００９４】
なお、本実施の形態においては、レーザ光発振器１１から１つのレーザ光２２のみを発振する場合について説明したが、複数のレーザ光をそれぞれ独立に同時に発振して複数の溝を同時に形成することができるものであってもよい。
【００９５】
また、本実施の形態においては、制御ユニット１７は、被加工物の温度情報と被加工物の歪情報とに基づいてレーザ光２２の照射位置を決定する場合について説明したが、被加工物の温度情報と歪情報とが含まれていればその他の情報を含めてレーザ光の照射位置が決定されてもよい。
【実施例】
【００９６】
＜実施例＞
まず、図１に示すように、基板１としての幅１０００ｍｍ×長さ１４００ｍｍ×厚さ４ｍｍの矩形状の表面を有するガラス基板上に、熱ＣＶＤ法により、透明導電膜としてＳｎＯ2からなる透明導電膜２を成膜した。
【００９７】
次に、図２に示すように、透明導電膜２に、基板１の長さ方向に伸長する直線状の第１の分離溝３１をレーザスクライブ法によって一定の間隔で複数本形成した。なお、ＹＡＧレーザ光の基本波の照射は、基板１の幅方向における一方の側（以下、「Ｋ側」という。）の側面を加工基準として基板１側から行われ、その照射部分の透明導電膜２を蒸散により除去した。この際、基板１の表面の中心温度は２７℃（室温）付近で行なわれた。
【００９８】
ここで、第１の分離溝３１は、後述する第２の分離溝３２と同様に、図５に示されるレーザスクライブ装置を用いて、透明導電膜２の成膜後の基板１の温度情報と、透明導電膜２の成膜後の基板１の事前に取得した歪情報とに基づいて決定された位置にＹＡＧレーザ光の基本波を照射するレーザスクライブ法により形成してもよい。具体的には、まず、制御ユニット１７において、赤外線サーモグラフィにより取得された透明導電膜２の成膜後の基板１の表面の温度分布と、事前に取得されて内部記憶された透明導電膜２の成膜後の基板１の歪情報と、に基づいて、ＹＡＧレーザ光の基本波の照射位置の軌道を決定する。次に、その決定された軌道に沿って基板１の幅方向におけるＫ側の側面を加工基準として基板１側からＹＡＧレーザ光の基本波を照射し、透明導電膜２を加工して第１の分離溝３１を形成することができる。このような歪情報に基づいてレーザ光の照射位置（軌道）を決定する方法は、基板１の温度が室温と大きく異なる場合、例えば透明導電膜２の成膜後の基板１の温度が室温から１０℃以上異なる場合に特に有効である。
【００９９】
次に、図３に示すように、第１の分離溝３１が形成された後の基板１を純水で超音波洗浄した後、透明導電膜２を覆うようにして光電変換層３を成膜して、基板１、透明導電膜２および光電変換層３の積層体からなる太陽電池基板１２を形成した。ここで、光電変換層３は、基板１の温度が１８０℃の条件におけるプラズマＣＶＤ法により、ボロンがドープされた水素化非晶質シリコン半導体（ａ−Ｓｉ：Ｈ）からなるｐ層、ノンドープの水素化非晶質シリコン半導体（ａ−Ｓｉ：Ｈ）からなるｉ層、リンがドープされた水素化微結晶シリコン半導体（μｃ−Ｓｉ：Ｈ）からなるｎ層、水素化微結晶シリコン半導体（μｃ−Ｓｉ：Ｈ）からなるｐ層、ノンドープの水素化微結晶シリコン半導体（μｃ−Ｓｉ：Ｈ）からなるｉ層、およびリンがドープされた水素化微結晶シリコン半導体（μｃ−Ｓｉ：Ｈ）からなるｎ層を基板１側からこの順序で成膜することによって形成した。
【０１００】
次に、図４に示すように、光電変換層３に、基板１の長さ方向に伸長する直線状の第２の分離溝３２をレーザスクライブ法によって複数本形成した。ここで、第２の分離溝３２は、図５に示されるレーザスクライブ装置を用いて、太陽電池基板１２の温度情報と事前に取得した太陽電池基板１２の歪情報とに基づいて決定された位置にレーザ光を照射するレーザスクライブ法により形成された。
【０１０１】
具体的には、まず、上記の光電変換層３の形成後の太陽電池基板１２をステージ４上に設置して基板位置固定ユニット１５により固定し、温度測定ユニット１８としての赤外線サーモグラフィにより太陽電池基板１２の表面（基板１の表面）の温度分布を測定した。その結果を図１５に示す。図１５に示すように、上記の光電変換層３の形成後の太陽電池基板１２の表面の温度は、太陽電池基板１２の表面の中心の温度である５０℃（最高温度）から周辺近傍に進むにしたがって次第に低下していることが確認された。
【０１０２】
次に、図５に示されるレーザスクライブ装置の制御ユニット１７において、上記の赤外線サーモグラフィにより取得された太陽電池基板１２の表面の温度分布と、事前に取得されて内部記憶された太陽電池基板１２の歪情報と、に基づいて、レーザ光２２としてのＹＶＯ4レーザ光の第２高調波の照射位置の軌道を決定した。
【０１０３】
次に、上記で決定されたＹＶＯ4レーザ光の第２高調波の照射位置の軌道に沿ってＹＶＯ4レーザ光の第２高調波が基板１側から照射されるように、駆動ユニット１６ａ，１６ｂによりステージ１４を移動させながらレーザ光発振器１１からＹＶＯ4レーザ光の第２高調波を発振した。これにより、ＹＶＯ4レーザ光の第２高調波の照射部分の光電変換層３が蒸散することにより第２の分離溝３２が形成された。ここでも、ＹＶＯ4レーザ光の第２高調波の照射は、基板１の幅方向におけるＫ側の側面を加工基準として行なった。その後、第２の分離溝３２の形成後の太陽電池基板１２を図５に示されるレーザスクライブ装置から取り出した。
【０１０４】
次に、図１２に示すように、第２の分離溝３２の形成後の太陽電池基板１２の光電変換層３の表面上に裏面電極層４を形成した。ここで、裏面電極層４は、マグネトロンスパッタ法により、基板１の温度が１４０℃の条件で、光電変換層３側からＺｎＯ膜およびＡｇ膜をこの順序で成膜して形成された。
【０１０５】
次に、図１３に示すように、光電変換層３に、基板１の長さ方向に伸長する直線状の第３の分離溝３３をレーザスクライブ法で複数本形成することにより、基板１上に複数の単位太陽電池セルが集積されて直列に接続された構造を有する実施例の薄膜太陽電池を形成した。ここで、第３の分離溝３３は、第２の分離溝３２と同様に、図５に示されるレーザスクライブ装置を用いて、裏面電極層４の成膜後の太陽電池基板１２の温度情報と、裏面電極層４の成膜後の太陽電池基板１２の事前に取得した歪情報とに基づいて決定された位置にレーザ光を照射するレーザスクライブ法により形成された。
【０１０６】
具体的には、まず、制御ユニット１７において、赤外線サーモグラフィにより取得された裏面電極層４の成膜後の太陽電池基板１２の表面の温度分布と、事前に取得されて内部記憶された裏面電極層４の成膜後の太陽電池基板１２の歪情報と、に基づいて、ＹＶＯ4レーザ光の第２高調波の照射位置の軌道を決定した。次に、その決定された軌道に沿って基板１の幅方向におけるＫ側の側面を加工基準として基板１側からＹＶＯ4レーザ光の第２高調波を照射し、その照射部分の光電変換層３および裏面電極層４を蒸散により除去した。この際、基板１の表面の中心温度は２７℃（室温）付近で行なわれた。
【０１０７】
図１６に、実施例の薄膜太陽電池を基板１側から光学顕微鏡を用いて撮影した写真を示す。図１６に示すように、実施例の太陽電池においては、基板１の幅方向におけるＫ側から順に、第３の分離溝３３、第２の分離溝３２、第１の分離溝３１が形成され、それぞれが互いに重なっておらず、設計通りに薄膜太陽電池が製造できていることが確認された。
【０１０８】
＜比較例＞
第２の分離溝３２および第３の分離溝３３の形成時にそれぞれ、被加工物（太陽電池基板１２、および裏面電極層４の成膜後の太陽電池基板１２）の温度情報と被加工物の歪情報とに基づいて、制御ユニット１７におけるレーザ光の照射位置の軌道を決定せず、レーザ光の照射位置の軌道を補正しなかったこと以外は実施例と同様にして比較例の薄膜太陽電池を製造した。
【０１０９】
図１７に、比較例の薄膜太陽電池を基板１側から顕微鏡を用いて撮影した写真を示す。図１７に示すように、比較例の太陽電池においては、第２の分離溝３２と、第３の分離溝３３とが重なっており、第３の分離溝３３が十分に形成されなかったことから、隣り合う単位太陽電池セルの裏面電極層４同士が短絡する部分が確認された。
【０１１０】
また、比較例において、基板１の幅方向におけるＫ側と反対側（Ｈ側）の側面を加工基準としてレーザ光を照射して第２の分離溝３２および第３の分離溝３３を形成した場合には、第１の分離溝３１と第２の分離溝３２とが重なる結果となった。
【０１１１】
したがって、レーザ光の照射位置は、基板１の幅方向において加工基準となる側と、単位太陽電池セルの集積方向と、を考慮して決定されることが好ましい。
【０１１２】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【０１１３】
本発明は、光電変換装置の製造方法および光ビーム照射加工装置に利用することができる可能性がある。
【符号の説明】
【０１１４】
１ 基板、２ 透明導電膜、３ 光電変換層、１０ レーザ光照射装置、１１ レーザ光発振器、１２ 太陽電池基板、１２ａ サンプル、１３ 光学ユニット、１４ ステージ、１５ 基板位置固定ユニット、１６ａ，１６ｂ 駆動ユニット、１７ 制御ユニット、１８ 温度測定ユニット、１９ 温度情報記録ユニット、２０ ミラー、２１ レンズ、２２ レーザ光、２３ 台座、３１ 第１の分離溝、３１ａ 加工中心ライン、３２ 第２の分離溝、３２ａ 加工中心ライン、３３ 第３の分離溝、３３ａ 加工中心ライン、４２ 軌道、４２ａ 加工中心ライン、５１ コンベア、５２ 赤外線サーモグラフィ、５３ 赤外放射温度計、１００ ガラス基板。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電変換装置の製造方法および光ビーム照射加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光電変換装置の一例である薄膜太陽電池の代表的な構造としては、以下の（１）および（２）の２つの構造が挙げられる。
【０００３】
（１）ガラス等の絶縁透光性基板上に、ＳｎＯ2（酸化スズ）、ＩＴＯ（indium Tin Oxide）またはＺｎＯ（酸化亜鉛）等の透明導電膜が形成され、その透明導電膜上に半導体のｐ層、ｉ層およびｎ層がこの順に積層された光電変換層が形成され、その光電変換層上に金属薄膜等の裏面電極層が形成された構造。
【０００４】
（２）金属基板電極上に、半導体のｎ層、ｉ層およびｐ層がこの順に積層された光電変換層が形成され、その光電変換層上に透明導電膜が形成された構造。
【０００５】
（１）の構造は、絶縁透光性基板が薄膜太陽電池の表面保護部材を兼ねることができること、またＳｎＯ2等の耐プラズマ性の透明導電膜上にプラズマＣＶＤ法により光電変換層を形成することが可能となったこと等から多用されるようになり、現在の主流となっている。
【０００６】
また、（１）の構造においては、薄膜太陽電池の裏面電極層としてＡｇ（銀）やＡｌ（アルミニウム）等の反射率の高い材料を用いるとともに、光電変換層と裏面電極層との間にＺｎＯまたはＩＴＯ等の透明電極を挟んだ構造とすることによって、薄膜太陽電池の変換効率を向上させる試みも行なわれている。
【０００７】
さらに、（１）の構造においては、大面積の表面を有する薄膜太陽電池を製造するため、レーザ光を用いて、絶縁透光性基板上に単位太陽電池セルを集積化して直列接続する方法が一般に用いられている。
【０００８】
この方法は、たとえば、以下のようにして行なわれる。まず、絶縁透光性基板上に透明導電膜を分離する分離溝を備えた透明導電膜を形成する。次に、分離溝を備えた透明導電膜を覆うように光電変換層を積層し、レーザ光を用いたレーザスクライブ法で光電変換層の一部を除去することにより光電変換層を分離する分離溝を形成する。そして、分離溝が形成された光電変換層を覆うように裏面電極層を積層し、レーザ光を用いたレーザスクライブ法で光電変換層および裏面電極層のそれぞれの一部を除去することにより単位太陽電池セルに分離する分離溝を形成する。これにより、絶縁透光性基板上に、１つの透明導電膜、光電変換層および裏面電極層からなる単位太陽電池セルの透明導電膜が、隣接する単位太陽電池セルの裏面電極層と電気的に接続した構造の薄膜太陽電池を形成することができる。
【０００９】
また、絶縁透光性基板上に単位太陽電池セルが集積化された構造の薄膜太陽電池においては、非発電面積を低減することによって、薄膜太陽電池の変換効率を向上させることが行なわれている。非発電面積を低減する方法としては、透明導電膜を分離する分離溝と光電変換層を分離する分離溝との間隔、および光電変換層を分離する分離溝と単位太陽電池セルを分離する分離溝との間隔をそれぞれ狭くする方法が考えられている。そして、これらの間隔をそれぞれ狭くして薄膜太陽電池の生産効率を向上させるためには、レーザスクライブ法による加工を精度良く行なう必要がある。
【００１０】
しかしながら、レーザスクライブ法による加工においては、分離溝を精度良く形成することはできず、分離溝の形成位置にばらつきが生じて、薄膜太陽電池の特性が低下したり、薄膜太陽電池を構成する単位太陽電池セル同士の電気的な接続不良が起こるという問題があった。
【００１１】
この問題を解決するため、たとえば特許文献１には、透明導電膜、光電変換層および裏面電極層のそれぞれのレーザスクライブ時における基板温度を設定値±１０℃以内の範囲に調整して薄膜太陽電池を製造する方法が開示されている。この方法によれば、レーザスクライブ時における基板温度のばらつきを低減することによって、高精度のレーザスクライブが実現できるとされている。
【００１２】
しかしながら、特許文献１の方法においては、基板を冷却することにより、プラズマＣＶＤ法による光電変換層の形成後、スパッタリング法による透明導電膜の形成後、およびスパッタリング法による裏面電極層の形成後のそれぞれの基板温度を室温付近まで下げるまでには相当の時間がかかるという問題があった。
【００１３】
なお、基板の冷却方法としては、自然冷却および強制ファン冷却にて冷却を行なう方法が考えられる。
【００１４】
図１８に、幅１０００ｍｍ×長さ１４００ｍｍ×厚さ４ｍｍの大きさのガラス基板を１６０℃から３０分間放置して自然冷却させたときの測定位置１〜５のそれぞれにおける基板温度（℃）と放置時間（分）との関係を示す。図１８の縦軸が基板温度（℃）を示しており、横軸が放置時間（分）を示している。
【００１５】
図１９に、上記のガラス基板１００の表面における上記の測定位置１〜５の位置を示す模式的な平面図を示す。ここで、ガラス基板１００の表面の左下の角の座標（ｘ，ｙ）を（０，０）とし、ガラス基板１００の幅方向をｘ軸とし、長さ方向をｙ軸としたとき、測定位置１〜５の座標（ｘ，ｙ）はそれぞれ、測定位置１（３０，３０）、測定位置２（２９０，３４０）、測定位置３（５００，７００）、測定位置４（６６０，９９０）および測定位置５（９７０，１３７０）となっている。
【００１６】
図１８および図１９に示すように、１６０℃のガラス基板１００を３０分間放置して自然冷却した場合には、自然冷却後のガラス基板１００の表面の中心部（測定位置２〜４）の基板温度は約５０℃であり、周辺部（測定位置１，５）の基板温度は約３０℃となるため、ガラス基板１００内で約２０℃の温度差が生じている。この場合には、たとえば図２０の模式的平面図に示すように、ガラス基板１００が熱膨張する。そのため、このような熱膨張したガラス基板１００にレーザスクライブを行なったとしても高精度のレーザスクライブを実現することができない。そのため、特許文献１の方法において、ガラス基板１００の冷却を自然冷却により行なった場合には、透明導電膜、光電変換層および裏面電極層のそれぞれの形成後に、それぞれ３０分以上冷却する必要があり、さらに精度良くレーザ加工を行なうためにはガラス基板１００の面内の均一性を保つためにさらに長時間の冷却時間が必要になることから、薄膜太陽電池の生産効率が悪くなるという問題があった。特に、光電変換層は、薄膜太陽電池の特性に影響を与える重要な層であり、光電変換層の形成後に短時間で次の工程を行なうことが極めて重要となる。
【００１７】
また、基板の冷却方法として、強制ファン冷却を用いた場合には、自然冷却を用いた場合と比べて冷却時間を短縮することはできるが、高精度のレーザスクライブを実現するためにはこの場合にも３０分以上の冷却時間が必要となる。また、強制ファン冷却は、製造装置のコストが増大する問題も有している。
【００１８】
そこで、たとえば特許文献２には、積極的に基板温度を調整することにより、高精度のレーザスクライブと、薄膜太陽電池の生産効率の向上と、を実現するための方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１９】
【特許文献１】特開２０００−３５３８１６号公報
【特許文献２】特許第４３５４２８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
しかしながら、特許文献２の方法において、たとえば製造ラインが長時間停止して基板温度が室温まで低下した場合には、その基板を室温よりも高温の設定値（特許文献２の段落［００２４］および［００２９］参照）まで加熱する必要があったため、薄膜太陽電池の生産効率が低下するという問題があった。また、室温まで温度が低下した基板の加熱を避けるため、製造ライン全体の温度を設定値の温度に維持する装置等を導入する必要があるが、そのような装置を導入した場合には、製造装置全体のコストが増大するという問題もあった。また、特許文献２の方法においても、設定値よりも高い基板温度を設定値まで低下させるまでの冷却時間が必要となる。
【００２１】
上記の事情に鑑みて、本発明の目的は、基板温度の調整が不要であり、高精度な加工により高い生産効率を実現することができる光電変換装置の製造方法および光ビーム照射加工装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明は、基板と基板上に形成された膜とを含む被加工物の温度情報を取得する工程と、温度情報を取得する工程の後に被加工物に光ビームを照射することによって光ビームの照射領域における被加工物を加工する工程と、を含み、被加工物を加工する工程においては、温度情報と事前に取得した歪情報とを含む情報に基づいて決定された位置に光ビームが照射される、光電変換装置の製造方法である。
【００２３】
ここで、本発明の光電変換装置の製造方法においては、温度情報を取得する工程において、被加工物の表面の温度分布または被加工物の表面の少なくとも１点の温度の情報が取得されることが好ましい。
【００２４】
また、本発明の光電変換装置の製造方法においては、被加工物を加工する工程において、光ビームが基板側から照射されることが好ましい。
【００２５】
また、本発明は、基板と基板上に形成された膜とを含む被加工物に光ビームを照射することによって被加工物を加工するための光ビーム照射加工装置であって、被加工物に光ビームを照射するための光ビーム発振部と、光ビームの照射前の被加工物の温度情報を取得するための温度情報取得部と、被加工物の位置を変更することが可能な駆動部と、温度情報取得部によって取得された温度情報と内部記憶された歪情報とを含む情報に基づいて決定された位置に光ビームを照射できるように光ビーム発振部と駆動部とを制御することが可能な制御部と、を備えた、光ビーム照射加工装置である。
【００２６】
さらに、本発明は、基板と基板上に形成された膜とを含む被加工物に光ビームを照射することによって被加工物を加工するための光ビーム照射加工装置であって、被加工物の温度情報を取得するための温度情報取得部と、被加工物を加工するための加工部と、被加工物を温度情報取得部から加工部に搬送するための搬送部と、を備え、加工部は、被加工物に光ビームを照射するための光ビーム発振部と、被加工物の位置を変更することが可能な駆動部と、温度情報取得部によって取得された温度情報と内部記憶された歪情報とを含む情報に基づいて決定された位置に光ビームを照射できるように光ビーム発振部と駆動部とを制御することが可能な制御部と、を備えた、光ビーム照射加工装置である。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、基板温度の調整が不要であり、高精度な加工により高い生産効率を実現することができる光電変換装置の製造方法および光ビーム照射加工装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】実施の形態における薄膜太陽電池の製造方法の製造工程の一部を図解する模式的な断面図である。
【図２】実施の形態における薄膜太陽電池の製造方法の製造工程の他の一部を図解する模式的な断面図である。
【図３】実施の形態における薄膜太陽電池の製造方法の製造工程の他の一部を図解する模式的な断面図である。
【図４】実施の形態における薄膜太陽電池の製造方法の製造工程の他の一部を図解する模式的な断面図である。
【図５】実施の形態で用いられるレーザスクライブ装置の一例の模式的な構成図である。
【図６】太陽電池基板の歪情報を事前に取得する方法の一例の工程の一部を図解する模式的な斜視図である。
【図７】太陽電池基板の歪情報を事前に取得する方法の一例の工程の他の一部を図解する模式的な拡大平面図である。
【図８】太陽電池基板の歪情報を事前に取得する方法の他の一例を図解する模式的な拡大平面図である。
【図９】太陽電池基板の歪情報を事前に取得する方法のさらに他の一例を図解する模式的な拡大平面図である。
【図１０】実施の形態において用いられるレーザスクライブ装置の他の一例の模式的な構成図である。
【図１１】実施の形態において用いられるレーザスクライブ装置のさらに他の一例の模式的な構成図である。
【図１２】実施の形態における薄膜太陽電池の製造方法の製造工程の他の一部を図解する模式的な断面図である。
【図１３】実施の形態における薄膜太陽電池の製造方法の製造工程の他の一部を図解する模式的な断面図である。
【図１４】実施の形態により製造された薄膜太陽電池における第１の分離溝、第２の分離溝および第３の分離溝の関係の一例を図解する模式的な拡大平面図である。
【図１５】実施例における赤外線サーモグラフィにより測定された太陽電池基板の表面の温度分布を示す写真である。
【図１６】実施例の薄膜太陽電池を基板側から光学顕微鏡を用いて撮影した写真である。
【図１７】比較例の薄膜太陽電池を基板側から光学顕微鏡を用いて撮影した写真である。
【図１８】ガラス基板を１６０℃から３０分間放置して自然冷却させたときの測定位置１〜５のそれぞれにおける基板温度（℃）と放置時間（分）との関係を示す図である。
【図１９】ガラス基板の表面における測定位置１〜５の位置を示す模式的な平面図である。
【図２０】熱膨張したガラス基板の模式的な平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の光電変換装置の製造方法の一例として、実施の形態における薄膜太陽電池の製造方法について説明する。なお、本発明の図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表わすものとする。
【００３０】
まず、図１の模式的断面図に示すように、基板１上に透明導電膜２を形成する。透明導電膜２の形成方法としては、たとえば従来から公知の熱ＣＶＤ法、スパッタリング法、蒸着法またはイオンプレーティング法などを用いることができる。
【００３１】
ここで、基板１としては、たとえば、ガラス基板、ポリイミド樹脂などの透明樹脂を含む樹脂基板、またはこれらの基板の複数を積層した基板などの光を透過させることができる透光性基板を用いることができる。
【００３２】
また、透明導電膜２としては、たとえば、ＳｎＯ2（酸化スズ）膜、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜、若しくはＺｎＯ（酸化亜鉛）膜の単層またはこれらを複数重ね合わせた複数層などの光を透過させることができるとともに導電性である膜を用いることができる。透明導電膜２が複数層から構成される場合には、すべての層が同一の材料から形成されていてもよく、少なくとも１層が他と異なる材料から形成されていてもよい。
【００３３】
次に、図２の模式的断面図に示すように、透明導電膜２を分離する直線状の第１の分離溝３１を形成する。第１の分離溝３１は、たとえばレーザスクライブ法などにより形成することができる。レーザスクライブ法による第１の分離溝３１の形成は、たとえば、基板１側から透明導電膜２の一部にレーザ光を照射し、レーザ光の照射位置を透明導電膜２の表面に沿って移動させ、レーザ光の照射領域の透明導電膜２の部分を蒸散させることにより行なうことができる。なお、レーザスクライブ法による第１の分離溝３１の形成に用いられるレーザ光としては、たとえば、ＹＡＧレーザ光の基本波またはＹＶＯ4レーザ光の基本波などを用いることができる。
【００３４】
次に、図３の模式的断面図に示すように、第１の分離溝３１が形成された透明導電膜２上に光電変換層３を形成することにより太陽電池基板１２を形成する。光電変換層３の形成方法としては、たとえばプラズマＣＶＤ法などを用いることができる。
【００３５】
ここで、光電変換層３としては、たとえば、プラズマＣＶＤ法により、ｐ型半導体層、ｉ型半導体層およびｎ型半導体層を基板１側からこの順序に積層した積層構造体などを用いることができる。
【００３６】
ｐ型半導体層としては、たとえば、ｐ型非晶質シリコン層、ｐ型微結晶シリコン層、ｐ型非晶質炭化シリコン層、またはｐ型非晶質窒化シリコン層などのｐ型層の単層またはこれらを複数重ね合わせた複数層などを用いることができる。ｐ型半導体層が複数層から構成される場合には、すべての層が同一の半導体材料から形成されていてもよく、少なくとも１層が他と異なる半導体材料から形成されていてもよい。ｐ型半導体層にドープされるｐ型不純物としては、たとえばボロンなどを用いることができる。
【００３７】
ｉ型半導体層としては、たとえば、ｉ型非晶質シリコン層、ｉ型微結晶シリコン層、ｉ型非晶質炭化シリコン層、またはｉ型非晶質窒化シリコン層などのｉ型層の単層またはこれらを複数重ね合わせた複数層などを用いることができる。ｉ型半導体層は、ｐ型不純物およびｎ型不純物のいずれもドープされないノンドープ層である。ｉ型半導体層が複数層から構成される場合には、すべての層が同一の半導体材料から形成されていてもよく、少なくとも１層が他と異なる半導体材料から形成されていてもよい。
【００３８】
ｎ型半導体層としては、たとえば、ｎ型非晶質シリコン層、ｎ型微結晶シリコン層、ｎ型非晶質炭化シリコン層、またはｎ型非晶質窒化シリコン層などのｎ型層の単層またはこれらを複数重ね合わせた複数層などを用いることができる。ｎ型半導体層が複数層から構成される場合には、すべての層が同一の半導体材料から形成されていてもよく、少なくとも１層が他と異なる半導体材料から形成されていてもよい。ｎ型半導体層にドープされるｎ型不純物としては、たとえばリンなどを用いることができる。
【００３９】
また、光電変換層３としては、たとえば２つ以上のｐ−ｉ−ｎ層を重ね合わせたタンデム構造としてもよい。このようなタンデム構造としては、たとえば、ｐ型非晶質シリコン層、ｉ型非晶質シリコン層およびｎ型微結晶シリコン層が基板１側からこの順序で積層されたｐ−ｉ−ｎ層と、ｐ型微結晶シリコン層、ｉ型微結晶シリコン層およびｎ型微結晶シリコン層が基板１側からこの順序で積層されたｐ−ｉ−ｎ層とを組み合わせた構造等が挙げられる。
【００４０】
なお、本明細書において、「非晶質シリコン」は「水素化非晶質シリコン」を含む概念であり、「微結晶シリコン」は「水素化微結晶シリコン」を含む概念である。
【００４１】
次に、図４の模式的断面図に示すように、太陽電池基板１２の光電変換層３を分離する直線状の第２の分離溝３２を形成する。ここで、第２の分離溝３２は、以下に例示されるレーザスクライブ法による加工により形成される。
【００４２】
図５に、本実施の形態に用いられるレーザスクライブ装置の一例の模式的な構成を示す。このレーザスクライブ装置は、レーザ光発振器１１と、光学ユニット１３と、ステージ１４と、基板位置固定ユニット１５と、基板平面度維持部材（図示せず）と、駆動ユニット１６ａ，１６ｂと、台座２３と、温度測定ユニット１８と、温度情報記録ユニット１９と、制御ユニット１７と、を備えている。
【００４３】
レーザ光発振器１１は、太陽電池基板１２の光電変換層３を蒸散することが可能なエネルギを有するレーザ光２２を発振することができる。そのようなレーザ光２２としては、たとえば、ＹＡＧレーザ光の第２高調波またはＹＶＯ4レーザ光の第２高調波などが挙げられる。
【００４４】
光学ユニット１３は、レーザ光発振器１１から発振されたレーザ光２２の進行方向を反射により変えることができるミラー２０と、ミラー２０で反射されたレーザ光２２を集光して太陽電池基板１２に照射することができるレンズ２１とを含む空間伝送方式の光学系とされている。光学ユニット１３としては、レーザ光発振器１１から発振されたレーザ光２２を太陽電池基板１２に導くことができる光学系であれば特に限定されず、たとえば、空間伝送方式の光学系以外にも、光ファイバを用いたファイバ伝送方式の光学系を用いてもよい。
【００４５】
ステージ１４としては、その表面上に太陽電池基板１２を設置することが可能な構造（たとえば、太陽電池基板１２の周辺部を保持可能な支持部材）を有するものが用いられている。
【００４６】
基板位置固定ユニット１５としては、ステージ１４の４つの側面にそれぞれ取り付けられて太陽電池基板１２の側面を押さえることにより、ステージ１４に対する太陽電池基板１２の相対的な位置を変化させない機構が用いられている。ただし、基板位置固定ユニット１５は、この機構に限定されるものではなく、ステージ１４上で太陽電池基板１２を固定することができる機構であればよい。
【００４７】
基板平面度維持部材（図示せず）は、ステージ１４の内部に設けられて、先端部が樹脂から構成され、太陽電池基板１２を複数点で支持することにより太陽電池基板１２の表面の平面度を維持する部材である。基板平面度維持部材（図示せず）としては、たとえば、支持ピンやボールベア等を用いることができる。また、基板平面度維持部材（図示せず）の代わりに、オートフォーカス機能を有し、太陽電池基板１２の撓みに対応する機構を設けてもよい。
【００４８】
駆動ユニット１６ａとしては、台座２３の表面の長手方向をｘ軸とし、台座２３の表面の長手方向に直交する方向をｙ軸としたときに、台座２３の表面のｘ軸方向にステージ１４を移動自在とする機構が用いられており、駆動ユニット１６ｂとしては、台座２３の表面のｙ軸方向にステージ１４を移動自在とする機構が用いられている。ただし、駆動ユニット１６ａ，１６ｂは、この構成に限定されるものではなく、太陽電池基板１２を保持したステージ１４の台座２３の表面上における２次元的な移動を可能とするものであればよい。
【００４９】
台座２３としては、ステージ１４の２次元的な移動を可能とする表面を有する平板が用いられている。
【００５０】
温度測定ユニット１８は、太陽電池基板１２の上方に位置して太陽電池基板１２の温度情報を取得することができる。温度測定ユニット１８としては、太陽電池基板１２の温度情報を取得することができるものであれば特に限定されず、たとえば、太陽電池基板１２の表面全体の温度分布の情報を取得することができる非接触式の赤外線サーモグラフィ、または太陽電池基板１２の表面の温度をスポットで測定することができる非接触式の赤外放射温度計若しくは接触式の熱電対などを用いることができる。
【００５１】
温度情報記録ユニット１９は、温度測定ユニット１８および制御ユニット１７にそれぞれ接続されている。そして、温度測定ユニット１８から送信されてきた太陽電池基板１２の温度情報を受信してその内部に記録し、その記録した温度情報を制御ユニット１７に送信することができる。
【００５２】
制御ユニット１７は、レーザ光発振器１１、駆動ユニット１６ａ、駆動ユニット１６ｂおよび温度情報記録ユニット１９にそれぞれ接続されている。また、制御ユニット１７の内部には、事前に取得された太陽電池基板１２の歪情報が記憶されている。そして、制御ユニット１７は、温度情報記録ユニット１９から送信されてきた太陽電池基板１２の温度情報と、内部記憶された太陽電池基板１２の歪情報とに基づいてレーザ光発振器１１から発振されるレーザ光２２の太陽電池基板１２への照射位置を決定し、その決定された照射位置にレーザ光２２が照射されるように、レーザ光発振器１１から発振されるレーザ光２２の照射タイミングおよび駆動ユニット１６ａ，１６ｂによるステージ１４の移動をそれぞれ制御することができる。
【００５３】
太陽電池基板１２の歪情報は、太陽電池基板１２の表面の少なくとも１つの位置における温度に対する歪量についての情報であり、レーザスクライブ法による太陽電池基板１２の加工前に事前に取得される。
【００５４】
太陽電池基板１２の歪情報は、たとえば以下の（ａ）〜（ｄ）のようにして事前に取得することができる。
【００５５】
（ａ）被加工物となる太陽電池基板１２と同様のサンプルを作製する際に、第１の分離溝３１の形成後であって光電変換層３の形成前に、予め、室温における基板１の表面の少なくとも１つの所定の位置（好ましくは基板１の表面の中心と両端を含む３点）を特定しておく。ここで、所定の位置は、被加工物の温度変化によっては位置が変動しない基準位置（たとえば基板１の側面など）からの距離によって特定される。
【００５６】
（ｂ）次に、第１の分離溝３１が形成された透明導電膜２の表面上に光電変換層３を形成することによって、被加工物となる太陽電池基板１２と同様のサンプルを作製する。
【００５７】
（ｃ）次に、たとえば図６の模式的斜視図に示すように、光電変換層３の形成直後のサンプル１２ａの表面の温度分布を測定する。
【００５８】
（ｄ）次に、たとえば図７の模式的拡大平面図に示すように、上記の（ａ）で特定された所定の位置であるＡ点〜Ｅ点は、それぞれ、光電変換層３の形成による歪みによりＡ’点〜Ｅ’点の位置に移動する。そして、上記の（ａ）と同様にして、基準位置からＡ’点〜Ｅ’点までのそれぞれの距離を測定する。そして、基準位置からＡ’点〜Ｅ’点までのそれぞれの距離と、上記の（ａ）で特定された基準位置からＡ点〜Ｅ点までのそれぞれの距離と、の差の絶対値を算出する。これにより、上記の（ａ）で特定された所定の位置であるＡ点〜Ｅ点のそれぞれの点における温度と歪量ＷＡ、ＷＢ、ＷＣ、ＷＤおよびＷＥとの関係の情報を取得することができる。なお、図７において、参照符号４２は後述のレーザ光２２の照射位置の軌道に相当し、Ａ’点〜Ｅ’点を通る曲線が当該軌道４２の幅の中心線である加工中心ライン４２ａに相当する。また、第１の分離溝３１の幅の中心線が第１の分離溝３１の加工中心ライン３１ａに相当する。
【００５９】
なお、上記において、Ａ点〜Ｅ点はそれぞれ以下の点に相当する。
Ａ点：レーザスクライブ法による加工後に室温まで冷却された後に理想的な位置に形成される直線状の第２の分離溝３２の幅方向の中心線に相当する加工中心ライン３２ａの一方の端部近傍の点
Ｂ点：レーザスクライブ法による加工後に室温まで冷却された後に理想的な位置に形成される直線状の第２の分離溝３２の加工中心ライン３２ａの中点
Ｃ点：レーザスクライブ法による加工後に室温まで冷却された後に理想的な位置に形成される直線状の第２の分離溝３２の加工中心ライン３２ａのＡ点とは反対側の端部近傍の点
Ｄ点：レーザスクライブ法による加工後に室温まで冷却された後に理想的な位置に形成される直線状の第２の分離溝３２の加工中心ライン３２ａのＡ点とＢ点とを結ぶ線分ＡＢの中点
Ｅ点：レーザスクライブ法による加工後に室温まで冷却された後に理想的な位置に形成される直線状の第２の分離溝３２の加工中心ライン３２ａのＢ点とＣ点とを結ぶ線分ＢＣの中点
また、たとえば図８または図９に示すように、上記のＡ点〜Ｅ点以外の点についても歪量を算出することができる。ここで、Ａ点〜Ｅ点以外の点の歪量の算出方法として、Ｆ点（Ａ点とＤ点とを結ぶ線分ＡＤの中点）、Ｇ点（Ｄ点とＢ点とを結ぶ線分ＤＢの中点）、Ｈ点（Ｂ点とＥ点とを結ぶ線分ＢＥの中点）およびＩ点（Ｅ点とＣ点とを結ぶ線分ＥＣの中点）の歪量の算出について説明する。
【００６０】
図８は、第１の分離溝３１の加工中心ライン３１ａと第２の分離溝３２の加工中心ライン３２ａとの間の間隔が５０μｍ程度である場合に、隣り合う歪量の差（ＷＤ−ＷＡ、ＷＢ−ＷＤ、ＷＢ−ＷＥ、ＷＥ−ＷＣ）がそれぞれ２０μｍ以下であるときのＦ点〜Ｉ点における歪量の算出方法について図解している。
【００６１】
まず、図８に示すように、Ａ’点、Ｄ’点、およびＢ’点をそれぞれ通過するような直線若しくは近似直線と、Ｂ’点、Ｅ’点およびＣ’点ををそれぞれ通過する直線若しくは近似直線とをそれぞれ結んだ屈曲線を描く。
【００６２】
次に、上記の屈曲線と、加工中心ライン３２ａ上のＦ点〜Ｉ点のそれぞれの点との距離を測定することによって、Ｆ点〜Ｉ点における歪量ＷＦ、ＷＧ、ＷＨ、およびＷＩがそれぞれ算出される。
【００６３】
図９は、第１の分離溝３１の加工中心ライン３１ａと第２の分離溝３２の加工中心ライン３２ａとの間の間隔が５０μｍ程度である場合に、隣り合う歪量の差（ＷＤ−ＷＡ、ＷＢ−ＷＤ、ＷＢ−ＷＥ、ＷＥ−ＷＣ）の少なくとも１つが２０μｍを超えるときのＦ点〜Ｉ点における歪量の算出方法について図解している。
【００６４】
まず、図９に示すように、Ａ’点〜Ｅ’点をそれぞれ通過するような曲線若しくは近似曲線を描く。
【００６５】
次に、上記の曲線若しくは近似曲線と、加工中心ライン３２ａ上のＦ点〜Ｉ点のそれぞれの点との距離を測定することによって、Ｆ点〜Ｉ点における歪量ＷＦ、ＷＧ、ＷＨ、およびＷＩがそれぞれ算出される。
【００６６】
以上のようにして、サンプル１２ａの表面の温度分布を変化させながらサンプル１２ａの表面の所定の位置における歪量を算出していくことによって、太陽電池基板１２の表面の所定の位置における温度に対する歪量についての情報である歪情報を取得することができる。
【００６７】
なお、上記においては、レーザスクライブ法による加工後に室温まで冷却された後に理想的な位置に形成される直線状の第２の分離溝３２の加工中心ライン３２ａ上の複数の点から太陽電池基板１２の歪情報を取得したが、上記と同様にして、代表的な１点（好ましくは光電変換層３の形成後において最も高温となる点）から太陽電池基板１２の表面の複数の点における歪情報を取得することもできる。これは、同一の製造工程により同一の構造の薄膜太陽電池を量産する場合には、太陽電池基板１２の温度分布はほとんど同じ傾向を示すためである。
【００６８】
また、透明導電膜２の形成後であって第１の分離溝３１の形成前の基板１、および後述する裏面電極層の形成後であって第３の分離溝の形成前の太陽電池基板１２についてもそれぞれ上記と同様に歪情報を事前に取得しておくことが好ましい。
【００６９】
以下に、図５に示すレーザスクライブ装置を用いて太陽電池基板１２のレーザスクライブ法による太陽電池基板１２の加工による第２の分離溝３２の形成方法の一例について説明する。
【００７０】
まず、図５に示すように、被加工物である太陽電池基板１２をステージ１４上に設置し、その後、基板位置固定ユニット１５によってステージ１４上に太陽電池基板２を固定する。
【００７１】
次に、温度測定ユニット１８により太陽電池基板１２の表面の温度情報が取得され、取得された太陽電池基板１２の表面の温度情報が温度情報記録ユニット１９に送信されて、温度情報記録ユニット１９に記録される。
【００７２】
次に、温度情報記録ユニット１９に記録された温度情報が温度情報記録ユニット１９から制御ユニット１７に送信される。そして、制御ユニット１７において、温度情報記録ユニット１９から送信されてきた温度情報と、事前に取得され制御ユニット１７に内部記憶された太陽電池基板１２の歪情報とに基づいて、室温まで冷却した後の太陽電池基板１２に直線状の第２の分離溝３２が形成されるように、レーザ光２２の照射位置が決定される。また、レーザ光２２の照射位置は、さらに第２の分離溝３２のピッチを考慮して決定することもできる。
【００７３】
次に、制御ユニット１７によって、レーザ光発振器１１および駆動ユニット１６ａ，１６ｂを制御して、駆動ユニット１６ａ，１６ｂによりステージ１４が台座２３のｘ軸方向および／またはｙ軸方向に２次元的に移動させられながらレーザ光発振器１１によりレーザ光２２が照射されて、上記のようにして決定されたレーザ光２２の照射位置の軌道に沿ってレーザ光２２が照射される。ここで、レーザ光２２の照射は、たとえば、加工基準（好ましくは第１の分離溝３１の幅方向に位置する基板１の側面）を基準として行なうことができる。
【００７４】
ここで、レーザ光２２は、レーザ光発振器１１から発振された後に光学ユニット１３に進行し、光学ユニット１３の内部のミラー２０によって反射し、レンズ２１によって集光された後に太陽電池基板１２の基板１側から入射する。太陽電池基板１２の基板１側から入射したレーザ光２２は、基板１および透明導電膜２を通して光電変換層３に照射され、レーザ光２２の照射部分の光電変換層３が蒸散して除去されて第２の分離溝３２が形成される。
【００７５】
レーザ光２２の照射位置の軌道は、レーザスクライブ法による加工前の太陽電池基板１２の温度分布の状態から室温まで冷却された後の状態に変化した後にどのように歪が生じるかということを想定して決定されている。したがって、レーザスクライブ法による加工直後においては、第２の分離溝３２の形状は、上記で決定された軌道に応じた形状となっているが、上記の加工後に太陽電池基板１２が室温まで冷却された後には、太陽電池基板１２に生じていた歪が解消されることにより、第２の分離溝３２の形状が直線状となって直線状の第２の分離溝３２が形成されることになる。
【００７６】
その後、基板位置固定ユニット１５による固定が解除され、ステージ１４から第２の分離溝３２の形成後の太陽電池基板１２が取り出されて、レーザスクライブ法による太陽電池基板１２の加工が完了する。
【００７７】
図１０に、本実施の形態に用いられるレーザスクライブ装置の他の一例の模式的な構成を示す。このレーザスクライブ装置は、被加工物である太陽電池基板１２をコンベア５１により搬送し、レーザ光照射装置１０の内部への搬入前に赤外線サーモグラフィ５２により太陽電池基板１２の表面全体の温度分布を温度情報として取得する点に特徴がある。
【００７８】
図１０に示すレーザスクライブ装置においては、レーザ光照射装置１０における太陽電池基板１２の加工時に他の太陽電池基板１２の温度情報を赤外線サーモグラフィ５２によって予め取得しておくことができることから、太陽電池基板１２の連続的な加工が可能となる。
【００７９】
なお、レーザ光照射装置１０としては、たとえば、図５に示すレーザスクライブ装置の温度測定ユニット１８および温度情報記録ユニット１９を装置の内部から取り外したしたものなどを用いることができる。
【００８０】
図１１に、本実施の形態に用いられるレーザスクライブ装置のさらに他の一例の模式的な構成を示す。このレーザスクライブ装置は、レーザ光照射装置１０の内部への搬入前の温度測定装置として、太陽電池基板１２の表面の温度をスポットで測定することが可能な赤外放射温度計５３を用いている点に特徴がある。
【００８１】
図１１に示すレーザスクライブ装置においては、赤外放射温度計５３は、図１０に示すレーザスクライブ装置の赤外線サーモグラフィ５２より低コストで設置が可能であることから、装置コストの低減を図ることができる。さらに、この場合には、赤外放射温度計５３による太陽電池基板１２の中心の温度情報だけでなく、少なくとも太陽電池基板１２の端の温度情報も取得し、太陽電池基板１２の中心と端の温度差を監視することが好ましい。これにより、各太陽電池基板１２の温度分布が通常の太陽電池基板１２の温度分布の範囲内に収まっているかどうかを確認することができるため、レーザスクライブ法による太陽電池基板１２の加工精度を高めることができる。
【００８２】
なお、図１０および図１１に示すように、太陽電池基板１２の温度情報の取得方法が、レーザ光照射装置１０の外部における太陽電池基板１２により放射される赤外線のスペクトルの検出により行なわれる場合には蛍光灯などによる温度情報の影響を避けるために、太陽電池基板１２への光の入射を妨げるようにコンベア５１の周囲を囲む部材を設置することが好ましい。
【００８３】
また、図１０および図１１に示すように、太陽電池基板１２の温度情報の取得方法が、レーザ光照射装置１０の外部における太陽電池基板１２により放射される赤外線のスペクトルの検出により行なわれる場合の測定温度誤差は、実際の温度±２℃の範囲内であることが好ましく、実際の温度±１℃の範囲内であることがより好ましく、実際の温度±０．５℃の範囲内であることがさらに好ましい。また、太陽電池基板１２の温度情報の取得は、太陽電池基板１２がレーザ光照射装置１０の内部に搬入される直前であることが好ましい。
【００８４】
上記のようにして、光電変換層３を分離する第２の分離溝３２を形成した後には、図１２の模式的断面図に示すように、第２の分離溝３２が形成された光電変換層３を覆うように裏面電極層４を形成する。裏面電極層４の形成方法としては、たとえば従来から公知のスパッタリング法、蒸着法またはイオンプレーティング法などを用いることができる。
【００８５】
ここで、裏面電極層４としては、たとえばＡｇ（銀）層、Ａｌ（アルミニウム）層またはこれらの層の積層体などの導電性を有する層を用いることができる。また、裏面電極層４は、光電変換層３側の表面に、たとえば、ＳｎＯ2膜、ＩＴＯ膜、ＺｎＯ膜、若しくはこれらの膜に微量の不純物を添加した膜の単層またはこれらを複数重ね合わせた複数層などの光を透過させることができるとともに導電性である透明導電膜を有していることが薄膜太陽電池の変換効率を向上させる観点から好ましい。透明導電膜が複数層から構成される場合には、すべての層が同一の材料から形成されていてもよく、少なくとも１層が他と異なる材料から形成されていてもよい。また、裏面電極層４の厚さは、たとえば、１５０ｎｍ以上４００ｎｍ以下の厚さとすることができる。
【００８６】
その後、図１３の模式的断面図に示すように、光電変換層３および裏面電極層４を分離する直線状の第３の分離溝３３を形成することよって薄膜太陽電池が製造される。本実施の形態で製造された薄膜太陽電池の裏面電極層４等に電流取り出し用の電極を形成してもよい。
【００８７】
第３の分離溝３３は、たとえばレーザスクライブ法などにより形成することができる。レーザスクライブ法による第３の分離溝３３の形成は、たとえば、基板１側から光電変換層３の一部にレーザ光を照射し、レーザ光の照射位置を光電変換層３の表面に沿って移動させていくことによりレーザ光の照射領域の光電変換層３および裏面電極層４の部分を蒸散して行なうことができる。なお、レーザスクライブ法による第３の分離溝３３の形成に用いられるレーザ光としては、たとえば、ＹＡＧレーザ光の第２高調波またはＹＶＯ4レーザ光の第２高調波などを用いることができる。
【００８８】
また、レーザスクライブ法による第３の分離溝３３の形成についても、上記の第２の分離溝３２と同様にして形成することが好ましい。すなわち、裏面電極層４の形成後の太陽電池基板１２を被加工物として、当該被加工物の加工前の温度情報と、事前に取得した当該被加工物の歪情報とに基づいてレーザ光の照射位置を決定して、決定されたレーザ光の照射位置に基板１側からレーザ光を照射するレーザスクライブ法により第３の分離溝３３を形成することが好ましい。この場合には、当該被加工物の温度を調整することなく、第３の分離溝３３を高精度で形成することが可能となるため、高い生産効率で薄膜太陽電池を製造することが可能となる。
【００８９】
また、レーザスクライブ法による第１の分離溝３１の形成についても、上記の第２の分離溝３２と同様にして形成することが好ましい。すなわち、透明導電膜２の形成後の基板１を被加工物として、当該被加工物の加工前の温度情報と、事前に取得した当該被加工物の歪情報とに基づいてレーザ光の照射位置を決定して、決定されたレーザ光の照射位置に基板１側からレーザ光を照射するレーザスクライブ法により第１の分離溝３１を形成することが好ましい。この場合には、当該被加工物の温度を調整することなく、第１の分離溝３１を高精度で形成することが可能となるため、高い生産効率で薄膜太陽電池を製造することが可能となる。
【００９０】
本実施の形態により製造された薄膜太陽電池においては、たとえば図１４の模式的拡大平面図に示すように、第１の分離溝３１の加工中心ライン３１ａと第２の分離溝３２の加工中心ライン３２ａとの間のピッチＰ１２と、第２の分離溝３２の加工中心ライン３２ａと第３の分離溝３３の加工中心ライン３３ａとの間のピッチＰ１３とをそれぞれ、たとえば１２０μｍ程度に高精度に制御することが可能である。
【００９１】
このように本実施の形態においては、従来の方法のように、被加工物の温度を調整してから分離溝の形成を行なうことが不要であることから、高い生産効率で薄膜太陽電池を製造することができる。
【００９２】
また、本実施の形態においては、レーザスクライブ法におけるレーザ光の照射位置が、レーザスクライブ法による加工前の被加工物の表面の温度分布の状態から室温まで冷却された後の状態に変化した後にどのように歪が生じるかということを想定して決定されているため、レーザスクライブ法による分離溝の形成を高精度で行なうことができる。
【００９３】
したがって、本実施の形態の薄膜太陽電池の製造方法およびレーザスクライブ装置によれば、被加工物の温度調整をすることなく、高精度な加工により薄膜太陽電池の高い生産効率を実現することができる。
【００９４】
なお、本実施の形態においては、レーザ光発振器１１から１つのレーザ光２２のみを発振する場合について説明したが、複数のレーザ光をそれぞれ独立に同時に発振して複数の溝を同時に形成することができるものであってもよい。
【００９５】
また、本実施の形態においては、制御ユニット１７は、被加工物の温度情報と被加工物の歪情報とに基づいてレーザ光２２の照射位置を決定する場合について説明したが、被加工物の温度情報と歪情報とが含まれていればその他の情報を含めてレーザ光の照射位置が決定されてもよい。
【実施例】
【００９６】
＜実施例＞
まず、図１に示すように、基板１としての幅１０００ｍｍ×長さ１４００ｍｍ×厚さ４ｍｍの矩形状の表面を有するガラス基板上に、熱ＣＶＤ法により、透明導電膜としてＳｎＯ2からなる透明導電膜２を成膜した。
【００９７】
次に、図２に示すように、透明導電膜２に、基板１の長さ方向に伸長する直線状の第１の分離溝３１をレーザスクライブ法によって一定の間隔で複数本形成した。なお、ＹＡＧレーザ光の基本波の照射は、基板１の幅方向における一方の側（以下、「Ｋ側」という。）の側面を加工基準として基板１側から行われ、その照射部分の透明導電膜２を蒸散により除去した。この際、基板１の表面の中心温度は２７℃（室温）付近で行なわれた。
【００９８】
ここで、第１の分離溝３１は、後述する第２の分離溝３２と同様に、図５に示されるレーザスクライブ装置を用いて、透明導電膜２の成膜後の基板１の温度情報と、透明導電膜２の成膜後の基板１の事前に取得した歪情報とに基づいて決定された位置にＹＡＧレーザ光の基本波を照射するレーザスクライブ法により形成してもよい。具体的には、まず、制御ユニット１７において、赤外線サーモグラフィにより取得された透明導電膜２の成膜後の基板１の表面の温度分布と、事前に取得されて内部記憶された透明導電膜２の成膜後の基板１の歪情報と、に基づいて、ＹＡＧレーザ光の基本波の照射位置の軌道を決定する。次に、その決定された軌道に沿って基板１の幅方向におけるＫ側の側面を加工基準として基板１側からＹＡＧレーザ光の基本波を照射し、透明導電膜２を加工して第１の分離溝３１を形成することができる。このような歪情報に基づいてレーザ光の照射位置（軌道）を決定する方法は、基板１の温度が室温と大きく異なる場合、例えば透明導電膜２の成膜後の基板１の温度が室温から１０℃以上異なる場合に特に有効である。
【００９９】
次に、図３に示すように、第１の分離溝３１が形成された後の基板１を純水で超音波洗浄した後、透明導電膜２を覆うようにして光電変換層３を成膜して、基板１、透明導電膜２および光電変換層３の積層体からなる太陽電池基板１２を形成した。ここで、光電変換層３は、基板１の温度が１８０℃の条件におけるプラズマＣＶＤ法により、ボロンがドープされた水素化非晶質シリコン半導体（ａ−Ｓｉ：Ｈ）からなるｐ層、ノンドープの水素化非晶質シリコン半導体（ａ−Ｓｉ：Ｈ）からなるｉ層、リンがドープされた水素化微結晶シリコン半導体（μｃ−Ｓｉ：Ｈ）からなるｎ層、水素化微結晶シリコン半導体（μｃ−Ｓｉ：Ｈ）からなるｐ層、ノンドープの水素化微結晶シリコン半導体（μｃ−Ｓｉ：Ｈ）からなるｉ層、およびリンがドープされた水素化微結晶シリコン半導体（μｃ−Ｓｉ：Ｈ）からなるｎ層を基板１側からこの順序で成膜することによって形成した。
【０１００】
次に、図４に示すように、光電変換層３に、基板１の長さ方向に伸長する直線状の第２の分離溝３２をレーザスクライブ法によって複数本形成した。ここで、第２の分離溝３２は、図５に示されるレーザスクライブ装置を用いて、太陽電池基板１２の温度情報と事前に取得した太陽電池基板１２の歪情報とに基づいて決定された位置にレーザ光を照射するレーザスクライブ法により形成された。
【０１０１】
具体的には、まず、上記の光電変換層３の形成後の太陽電池基板１２をステージ４上に設置して基板位置固定ユニット１５により固定し、温度測定ユニット１８としての赤外線サーモグラフィにより太陽電池基板１２の表面（基板１の表面）の温度分布を測定した。その結果を図１５に示す。図１５に示すように、上記の光電変換層３の形成後の太陽電池基板１２の表面の温度は、太陽電池基板１２の表面の中心の温度である５０℃（最高温度）から周辺近傍に進むにしたがって次第に低下していることが確認された。
【０１０２】
次に、図５に示されるレーザスクライブ装置の制御ユニット１７において、上記の赤外線サーモグラフィにより取得された太陽電池基板１２の表面の温度分布と、事前に取得されて内部記憶された太陽電池基板１２の歪情報と、に基づいて、レーザ光２２としてのＹＶＯ4レーザ光の第２高調波の照射位置の軌道を決定した。
【０１０３】
次に、上記で決定されたＹＶＯ4レーザ光の第２高調波の照射位置の軌道に沿ってＹＶＯ4レーザ光の第２高調波が基板１側から照射されるように、駆動ユニット１６ａ，１６ｂによりステージ１４を移動させながらレーザ光発振器１１からＹＶＯ4レーザ光の第２高調波を発振した。これにより、ＹＶＯ4レーザ光の第２高調波の照射部分の光電変換層３が蒸散することにより第２の分離溝３２が形成された。ここでも、ＹＶＯ4レーザ光の第２高調波の照射は、基板１の幅方向におけるＫ側の側面を加工基準として行なった。その後、第２の分離溝３２の形成後の太陽電池基板１２を図５に示されるレーザスクライブ装置から取り出した。
【０１０４】
次に、図１２に示すように、第２の分離溝３２の形成後の太陽電池基板１２の光電変換層３の表面上に裏面電極層４を形成した。ここで、裏面電極層４は、マグネトロンスパッタ法により、基板１の温度が１４０℃の条件で、光電変換層３側からＺｎＯ膜およびＡｇ膜をこの順序で成膜して形成された。
【０１０５】
次に、図１３に示すように、光電変換層３に、基板１の長さ方向に伸長する直線状の第３の分離溝３３をレーザスクライブ法で複数本形成することにより、基板１上に複数の単位太陽電池セルが集積されて直列に接続された構造を有する実施例の薄膜太陽電池を形成した。ここで、第３の分離溝３３は、第２の分離溝３２と同様に、図５に示されるレーザスクライブ装置を用いて、裏面電極層４の成膜後の太陽電池基板１２の温度情報と、裏面電極層４の成膜後の太陽電池基板１２の事前に取得した歪情報とに基づいて決定された位置にレーザ光を照射するレーザスクライブ法により形成された。
【０１０６】
具体的には、まず、制御ユニット１７において、赤外線サーモグラフィにより取得された裏面電極層４の成膜後の太陽電池基板１２の表面の温度分布と、事前に取得されて内部記憶された裏面電極層４の成膜後の太陽電池基板１２の歪情報と、に基づいて、ＹＶＯ4レーザ光の第２高調波の照射位置の軌道を決定した。次に、その決定された軌道に沿って基板１の幅方向におけるＫ側の側面を加工基準として基板１側からＹＶＯ4レーザ光の第２高調波を照射し、その照射部分の光電変換層３および裏面電極層４を蒸散により除去した。この際、基板１の表面の中心温度は２７℃（室温）付近で行なわれた。
【０１０７】
図１６に、実施例の薄膜太陽電池を基板１側から光学顕微鏡を用いて撮影した写真を示す。図１６に示すように、実施例の太陽電池においては、基板１の幅方向におけるＫ側から順に、第３の分離溝３３、第２の分離溝３２、第１の分離溝３１が形成され、それぞれが互いに重なっておらず、設計通りに薄膜太陽電池が製造できていることが確認された。
【０１０８】
＜比較例＞
第２の分離溝３２および第３の分離溝３３の形成時にそれぞれ、被加工物（太陽電池基板１２、および裏面電極層４の成膜後の太陽電池基板１２）の温度情報と被加工物の歪情報とに基づいて、制御ユニット１７におけるレーザ光の照射位置の軌道を決定せず、レーザ光の照射位置の軌道を補正しなかったこと以外は実施例と同様にして比較例の薄膜太陽電池を製造した。
【０１０９】
図１７に、比較例の薄膜太陽電池を基板１側から顕微鏡を用いて撮影した写真を示す。図１７に示すように、比較例の太陽電池においては、第２の分離溝３２と、第３の分離溝３３とが重なっており、第３の分離溝３３が十分に形成されなかったことから、隣り合う単位太陽電池セルの裏面電極層４同士が短絡する部分が確認された。
【０１１０】
また、比較例において、基板１の幅方向におけるＫ側と反対側（Ｈ側）の側面を加工基準としてレーザ光を照射して第２の分離溝３２および第３の分離溝３３を形成した場合には、第１の分離溝３１と第２の分離溝３２とが重なる結果となった。
【０１１１】
したがって、レーザ光の照射位置は、基板１の幅方向において加工基準となる側と、単位太陽電池セルの集積方向と、を考慮して決定されることが好ましい。
【０１１２】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【０１１３】
本発明は、光電変換装置の製造方法および光ビーム照射加工装置に利用することができる可能性がある。
【符号の説明】
【０１１４】
１ 基板、２ 透明導電膜、３ 光電変換層、１０ レーザ光照射装置、１１ レーザ光発振器、１２ 太陽電池基板、１２ａ サンプル、１３ 光学ユニット、１４ ステージ、１５ 基板位置固定ユニット、１６ａ，１６ｂ 駆動ユニット、１７ 制御ユニット、１８ 温度測定ユニット、１９ 温度情報記録ユニット、２０ ミラー、２１ レンズ、２２ レーザ光、２３ 台座、３１ 第１の分離溝、３１ａ 加工中心ライン、３２ 第２の分離溝、３２ａ 加工中心ライン、３３ 第３の分離溝、３３ａ 加工中心ライン、４２ 軌道、４２ａ 加工中心ライン、５１ コンベア、５２ 赤外線サーモグラフィ、５３ 赤外放射温度計、１００ ガラス基板。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と該基板上に形成された膜とを含む被加工物の温度情報を取得する工程と、
前記温度情報を取得する工程の後に前記被加工物に光ビームを照射することによって前記光ビームの照射領域における前記被加工物を加工する工程と、を含み、
前記被加工物を加工する工程においては、前記温度情報と事前に取得した歪情報とを含む情報に基づいて決定された位置に前記光ビームが照射されることを特徴とする、光電変換装置の製造方法。
【請求項２】
前記温度情報を取得する工程においては、前記被加工物の表面の温度分布または前記被加工物の表面の少なくとも１点の温度の情報が取得されることを特徴とする、請求項１に記載の光電変換装置の製造方法。
【請求項３】
前記被加工物を加工する工程においては、前記光ビームは前記基板側から照射されることを特徴とする、請求項１または２に記載の光電変換装置の製造方法。
【請求項４】
基板と該基板上に形成された膜とを含む被加工物に光ビームを照射することによって前記被加工物を加工するための光ビーム照射加工装置であって、
前記被加工物に前記光ビームを照射するための光ビーム発振部と、
前記光ビームの照射前の前記被加工物の温度情報を取得するための温度情報取得部と、
前記被加工物の位置を変更することが可能な駆動部と、
前記温度情報取得部によって取得された前記温度情報と内部記憶された歪情報とを含む情報に基づいて決定された位置に前記光ビームを照射できるように前記光ビーム発振部と前記駆動部とを制御することが可能な制御部と、を備えた、
光ビーム照射加工装置。
【請求項５】
基板と該基板上に形成された膜とを含む被加工物に光ビームを照射することによって前記被加工物を加工するための光ビーム照射加工装置であって、
前記被加工物の温度情報を取得するための温度情報取得部と、
前記被加工物を加工するための加工部と、
前記被加工物を前記温度情報取得部から前記加工部に搬送するための搬送部と、を備え、
前記加工部は、
前記被加工物に前記光ビームを照射するための光ビーム発振部と、
前記被加工物の位置を変更することが可能な駆動部と、
前記温度情報取得部によって取得された前記温度情報と内部記憶された歪情報とを含む情報に基づいて決定された位置に前記光ビームを照射できるように前記光ビーム発振部と前記駆動部とを制御することが可能な制御部と、を備えた、
光ビーム照射加工装置。
【請求項１】
基板と該基板上に形成された膜とを含む被加工物の温度情報を取得する工程と、
前記温度情報を取得する工程の後に前記被加工物に光ビームを照射することによって前記光ビームの照射領域における前記被加工物を加工する工程と、を含み、
前記被加工物を加工する工程においては、前記温度情報と事前に取得した歪情報とを含む情報に基づいて決定された位置に前記光ビームが照射されることを特徴とする、光電変換装置の製造方法。
【請求項２】
前記温度情報を取得する工程においては、前記被加工物の表面の温度分布または前記被加工物の表面の少なくとも１点の温度の情報が取得されることを特徴とする、請求項１に記載の光電変換装置の製造方法。
【請求項３】
前記被加工物を加工する工程においては、前記光ビームは前記基板側から照射されることを特徴とする、請求項１または２に記載の光電変換装置の製造方法。
【請求項４】
基板と該基板上に形成された膜とを含む被加工物に光ビームを照射することによって前記被加工物を加工するための光ビーム照射加工装置であって、
前記被加工物に前記光ビームを照射するための光ビーム発振部と、
前記光ビームの照射前の前記被加工物の温度情報を取得するための温度情報取得部と、
前記被加工物の位置を変更することが可能な駆動部と、
前記温度情報取得部によって取得された前記温度情報と内部記憶された歪情報とを含む情報に基づいて決定された位置に前記光ビームを照射できるように前記光ビーム発振部と前記駆動部とを制御することが可能な制御部と、を備えた、
光ビーム照射加工装置。
【請求項５】
基板と該基板上に形成された膜とを含む被加工物に光ビームを照射することによって前記被加工物を加工するための光ビーム照射加工装置であって、
前記被加工物の温度情報を取得するための温度情報取得部と、
前記被加工物を加工するための加工部と、
前記被加工物を前記温度情報取得部から前記加工部に搬送するための搬送部と、を備え、
前記加工部は、
前記被加工物に前記光ビームを照射するための光ビーム発振部と、
前記被加工物の位置を変更することが可能な駆動部と、
前記温度情報取得部によって取得された前記温度情報と内部記憶された歪情報とを含む情報に基づいて決定された位置に前記光ビームを照射できるように前記光ビーム発振部と前記駆動部とを制御することが可能な制御部と、を備えた、
光ビーム照射加工装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１１−１５６５８３（Ｐ２０１１−１５６５８３Ａ）
【公開日】平成２３年８月１８日（２０１１．８．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２２１８２（Ｐ２０１０−２２１８２）
【出願日】平成２２年２月３日（２０１０．２．３）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月１８日（２０１１．８．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月３日（２０１０．２．３）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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