太陽電池基板加工装置および太陽電池基板加工方法
【課題】「うねり」のある太陽電池基板、または曲面状の太陽電池基板を加工する場合であっても、高い精度でパターン加工することができ、太陽電池素子の変換効率を大きく向上させることができる。
【解決手段】本発明の太陽電池基板加工装置は、太陽電池基板６０を保持する基板保持部５０と、基板保持部５０により保持された太陽電池基板６０に、集光レンズ２２を介してレーザ光ＬＢを照射するレーザ照射部２０とを備えている。基板保持部５０近傍には、レーザ照射部２０からのレーザ光ＬＢによって太陽電池基板６０から発生するスペックルパターンＳＰを測定する測定部１０が配置されている。測定部１０によって測定された太陽電池基板６０から発生するスペックルパターンＳＰの大きさに基づいて、太陽電池基板６０上におけるレーザ光ＬＢのスポット径が一定範囲に入るよう、集光レンズ２２と太陽電池基板６０の間の距離が調整可能となっている。
【解決手段】本発明の太陽電池基板加工装置は、太陽電池基板６０を保持する基板保持部５０と、基板保持部５０により保持された太陽電池基板６０に、集光レンズ２２を介してレーザ光ＬＢを照射するレーザ照射部２０とを備えている。基板保持部５０近傍には、レーザ照射部２０からのレーザ光ＬＢによって太陽電池基板６０から発生するスペックルパターンＳＰを測定する測定部１０が配置されている。測定部１０によって測定された太陽電池基板６０から発生するスペックルパターンＳＰの大きさに基づいて、太陽電池基板６０上におけるレーザ光ＬＢのスポット径が一定範囲に入るよう、集光レンズ２２と太陽電池基板６０の間の距離が調整可能となっている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は「うねり」のある太陽電池基板、または曲面状の太陽電池基板を加工する場合であっても、高い精度でパターン加工することができる太陽電池基板加工装置および太陽電池基板加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、太陽電池素子を製造する場合、シリコン膜、金属膜、透明電極膜などをパターニングすることが必要となる。このようなシリコン膜には、アモルファス・シリコン膜または多結晶シリコン膜(ポリシリコン膜)が用いられる場合が多い。特に、近年は原料のシリコンの供給不安が広がっているため、薄いシリコン薄膜を用いた太陽電池素子への期待が高まっている。
【０００３】
太陽電池素子を得るために太陽電池基板をパターン加工する方法として、レーザ光による加工法が幅広く利用されてきた。これは、加工対象であるシリコン膜、金属膜、透明電極膜などをＰＥＰ工程なしでパターニングできるメリットが大きかったためである。
【０００４】
ところで、パターン加工の精度が太陽電池素子の変換効率に影響を与えるため、太陽電池基板のパターン加工の要求精度は年々厳しくなってきている。
【０００５】
このように太陽電池基板をパターン加工する際のパラメータとしては、レーザ波長、レーザエネルギ、パルス幅、繰り返し周波数、走査速度、加工スポット径などを挙げることができる。このうち、レーザ波長、パルス幅、繰り返し周波数、走査速度といったパラメータは、変動要因が小さく、比較的安定している。これに対して、レーザエネルギと加工スポット径は、変動しやすく、比較的、パターン加工に影響を与えやすいパラメータである。
【０００６】
このようなレーザエネルギと加工スポット径のうち、レーザエネルギは、加工点エネルギのモニタリングと実測値を基準としたパワーフィードバックによって、±数％以下の精度を確保することができる。
【０００７】
これに対して、加工スポット径を一定に保つことは、現状では有効な方法を見出せなかったため、改善が求められていた。特に、太陽電池基板が大型化するにつれて、太陽電池基板の「うねり」が増大する傾向にあり、加工スポット径を一定に保つことが深刻な問題となってきている。
【０００８】
また、近年、太陽電池を瓦等の曲面をもった建築部材上に貼り付けて使う用途が広がっている。このため、従来は平面基板上に形成していた太陽電池素子を、曲面基板上に形成する要求が高まってきている。しかしながら、このような曲面を有する太陽電池素子を形成する場合、加工スポット径を一定に保つことが格段に難しくなる。
【０００９】
ところで、現状、レーザ加工幅に対する典型的な要求精度は、５０μｍ±５μｍである。この要求精度を満足するために必要な、太陽電池基板のシリコン薄膜と集光レンズとの間の距離の所定の距離からのズレ（位置決め精度）は、実験的には±１０μｍ以下である。これに対して、太陽電池素子を製造するための太陽電池基板に発生している「うねり」は、実測値で最大で±１００μｍであった。このため、何の制御もしない状態でパターン加工を行うと、上述した要求精度を到底満足することはできない。なお、５０μｍ±５μｍというレーザ加工幅に対する要求精度は、年々厳しくなってきている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、「うねり」のある太陽電池基板、または曲面状の太陽電池基板を加工する場合であっても、高い精度でパターン加工することができ、太陽電池素子の変換効率を大きく向上させることができる太陽電池基板加工装置および太陽電池基板加工方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、太陽電池基板をレーザ光でパターン加工する太陽電池基板加工装置において、太陽電池基板を保持する基板保持部と、基板保持部により保持された太陽電池基板に、集光レンズを介してレーザ光を照射するレーザ照射部と、基板保持部近傍に配置され、レーザ照射部からのレーザ光によって太陽電池基板から発生するスペックルパターンを測定する測定部とを備え、測定部によって測定された太陽電池基板から発生するスペックルパターンの大きさに基づいて、太陽電池基板上におけるレーザ光のスポット径が一定範囲に入るよう、集光レンズと太陽電池基板の間の距離が調整可能であることを特徴とする太陽電池基板加工装置である。
【００１２】
このような構成によって、「うねり」のある太陽電池基板、または曲面状の太陽電池基板を加工する場合であっても、高い精度でパターン加工することができ、太陽電池素子の変換効率を大きく向上させることができる。
【００１３】
本発明は、太陽電池基板をレーザ光でパターン加工する太陽電池基板加工装置において、太陽電池基板を保持する基板保持部と、基板保持部により保持された太陽電池基板に、集光レンズを介してレーザ光を照射するレーザ照射部と、基板保持部近傍に配置され、レーザ照射部からのレーザ光によって太陽電池基板から発生するスペックルパターンを測定する測定部と、基板保持部近傍に配置され、太陽電池基板の表面形状を検出する形状検出部とを備え、測定部によって測定された太陽電池基板から発生するスペックルパターンの大きさと、形状検出部によって検出された太陽電池基板の表面形状とに基づいて、太陽電池基板上におけるレーザ光のスポット径が一定範囲に入るよう、集光レンズと太陽電池基板の間の距離が調整可能であることを特徴とする太陽電池基板加工装置である。
【００１４】
このような構成によって、より大きな「うねり」のある太陽電池基板、またはより大きな曲面を有する太陽電池基板を加工する場合であっても、高い精度でパターン加工することができ、太陽電池素子の変換効率を大きく向上させることができる。
【００１５】
本発明は、測定部によって測定された太陽電池基板から発生するスペックルパターンの大きさを最大にすることによって、太陽電池基板上におけるレーザ光のスポット径を定めることを特徴とする太陽電池基板加工装置である。
【００１６】
このような構成によって、太陽電池基板上におけるレーザ光のスポット径が一定範囲に入るよう、当該スポット径を精度良く制御することができる。
【００１７】
本発明は、測定部は、ＣＣＤ素子又はラインセンサーからなることを特徴とする太陽電池基板加工装置である。
【００１８】
本発明は、形状検出部に接続され、形状検出部によって検出された太陽電池基板の表面形状を記憶する形状記憶部をさらに備え、形状記憶部に記憶された太陽電池基板の表面形状に基づいて、太陽電池基板上におけるレーザ光のスポット径が一定範囲に入るよう、集光レンズと太陽電池基板の間の距離が調整可能であることを特徴とする太陽電池基板加工装置である。
【００１９】
本発明は、形状検出部は、レーザ変位計又は接触式変位計からなることを特徴とする太陽電池基板加工装置である。
【００２０】
本発明は、集光レンズは、基板保持部に対する距離が調整自在であることを特徴とする太陽電池基板加工装置である。
【００２１】
このような構成により、太陽電池基板上におけるレーザ光のスポット径が一定範囲に入るよう、当該スポット径の大きさを容易に制御することができる。
【００２２】
本発明は、基板保持部は、太陽電池基板の集光レンズに対する距離が調整自在になるよう、太陽電池基板を保持することを特徴とする太陽電池基板加工装置である。
【００２３】
このような構成により、太陽電池基板上におけるレーザ光のスポット径が一定範囲に入るよう、当該スポット径の大きさを容易に制御することができる。
【００２４】
本発明は、基板保持部近傍に設けられ、太陽電池基板上におけるレーザ光のスポット径を計測するスポット径計測部と、当該スポット径計測部と前記レーザ照射部に接続された制御部とをさらに備え、制御部は、スポット径計測部からの情報に基づいて、前記スポット径が一定範囲から外れたと判断すると、レーザ照射部の駆動を停止することを特徴とする太陽電池基板加工装置である。
【００２５】
このような構成により、太陽電池基板上で、所定の範囲のスポット径を確実に維持することができるので、太陽電池基板をより高い精度でパターン加工することができる。
【００２６】
本発明は、太陽電池基板をレーザ光でパターン加工する太陽電池基板加工方法において、基板保持部によって、太陽電池基板を保持する基板保持工程と、レーザ照射部によって、基板保持部により保持された太陽電池基板に、集光レンズを介してレーザ光を照射するレーザ照射工程と、基板保持部近傍に配置された測定部によって、レーザ照射部からのレーザ光によって太陽電池基板から発生するスペックルパターンを測定する測定工程とを備え、測定部によって測定された太陽電池基板から発生するスペックルパターンの大きさに基づいて、太陽電池基板上におけるレーザ光のスポット径が一定範囲に入るよう、集光レンズと太陽電池基板の間の距離を調整することを特徴とする太陽電池基板加工方法である。
【００２７】
このような構成によって、「うねり」のある太陽電池基板、または曲面状の太陽電池基板を加工する場合であっても、高い精度でパターン加工することができ、太陽電池素子の変換効率を大きく向上させることができる。
【００２８】
本発明は、太陽電池基板をレーザ光でパターン加工する太陽電池基板加工方法において、基板保持部によって、太陽電池基板を保持する基板保持工程と、基板保持部近傍に配置された形状検出部によって、太陽電池基板の表面形状を検出する形状検出工程と、レーザ照射部によって、基板保持部により保持された太陽電池基板に、集光レンズを介してレーザ光を照射するレーザ照射工程と、基板保持部近傍に配置された測定部によって、レーザ照射部からのレーザ光によって太陽電池基板から発生するスペックルパターンを測定する測定工程とを備え、測定部によって測定された太陽電池基板から発生するスペックルパターンの大きさと、形状検出部によって検出された太陽電池基板の表面形状とに基づいて、太陽電池基板上におけるレーザ光のスポット径が一定範囲に入るよう、集光レンズと太陽電池基板の間の距離を調整することを特徴とする太陽電池基板加工方法である。
【００２９】
このような構成によって、より大きな「うねり」のある太陽電池基板、またはより大きな曲面を有する太陽電池基板を加工する場合であっても、高い精度でパターン加工することができ、太陽電池素子の変換効率を大きく向上させることができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、太陽電池基板から発生するスペックルパターンの大きさに基づいて、太陽電池基板上におけるレーザ光のスポット径が一定範囲に入るよう、集光レンズと太陽電池基板の間の距離を調整することができる。このため、「うねり」のある太陽電池基板、または曲面状の太陽電池基板を加工する場合であっても、高い精度でパターン加工することができ、太陽電池素子の変換効率を大きく向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
第１の実施の形態
以下、本発明に係る太陽電池基板加工装置の第１の実施の形態について、図面を参照して説明する。ここで、図１乃至図４は本発明の第１の実施の形態を示す図である。
【００３２】
本発明の太陽電池基板加工装置は、ガラス基板６２と、当該ガラス基板６２上に配置されたシリコン薄膜６１とからなる太陽電池基板６０（図２参照）に対して、レーザ光ＬＢを用いてパターン加工するものである。
【００３３】
図１に示すように、太陽電池基板加工装置は、太陽電池基板６０を保持する基板保持部５０と、基板保持部５０により保持された太陽電池基板６０に、レーザ光ＬＢを照射するレーザ照射部２０と、基板保持部５０近傍に配置され、レーザ照射部２０からのレーザ光ＬＢによって太陽電池基板６０から発生するスペックルパターンＳＰを測定する測定部１０とを備えている。
【００３４】
また、図１に示すように、レーザ照射部２０と基板保持部５０との間には、レーザ照射部２０から照射されたレーザ光ＬＢを略平行にするコリメートレンズ２１と、コリメートレンズ２１によって略平行になったレーザ光ＬＢを太陽電池基板６０上に集光する集光レンズ２２とが配置されている。なお、測定部１０としては、ＣＣＤ素子やラインセンサーなどを用いることができる。
【００３５】
図１に示すレーザ照射部２０としては、太陽電池基板６０のシリコン薄膜６１への吸収率が高いSHG-YAGレーザまたはSHG-YVO4レーザを用いることが好ましい。ところで、これらSHG-YAGレーザおよびSHG-YVO4レーザの波長は、いずれも５３２ｎｍである。また、Ｑスイッチ法を用いてレーザ照射部２０からレーザ光ＬＢを照射することによって、ナノ秒オーダーのパルスレーザを照射することができ、太陽電池基板６０のシリコン薄膜６１への熱影響を抑制することができる。なお、レーザ照射部２０から照射されるレーザ光ＬＢは、集光レンズ２２によって太陽電池基板６０上に集光され、数１０μｍのスポット径になっている。
【００３６】
また、図１に示すように、基板保持部５０は、水平方向に自在に移動する水平方向移動機構５１と、上下自在に移動する上下方向移動機構５５とを有している。なお、集光レンズ２２には、集光レンズ２２を上下方向に移動させるレンズ駆動部２２ａが設けられている。
【００３７】
また、図１に示すように、レンズ駆動部２２ａ、上下方向移動機構５５および測定部１０は各々、制御部４０に接続されている。そして、この制御部４０は、測定部１０によって測定された太陽電池基板６０から発生するスペックルパターンＳＰの大きさに基づいて、太陽電池基板６０上におけるレーザ光ＬＢのスポット径が一定範囲に入るよう、集光レンズ２２と太陽電池基板６０の間の距離を調整することができる。
【００３８】
具体的には、図１に示す制御部４０は、集光レンズ２２を上下方向に自在に移動させたり、上下方向移動機構５５を上下方向に移動させたりして、基板保持部５０に対する距離を調整することができる。このため、制御部４０は、測定部１０によって測定された太陽電池基板６０から発生するスペックルパターンＳＰの大きさを最大にすることによって、太陽電池基板６０上におけるレーザ光ＬＢのスポット径が一定範囲に入るよう、レーザ光ＬＢのスポット径の大きさを容易に制御することができる。
【００３９】
また、図１に示すように、基板保持部５０近傍には、太陽電池基板６０上におけるレーザ光ＬＢのスポット径を計測するスポット径計測部２５が設けられている。また、当該スポット径計測部２５とレーザ照射部２０には、制御部４０が接続されている。そして、この制御部４０は、スポット径計測部２５からの情報に基づいて、スポット径が一定範囲から外れたと判断すると、レーザ照射部２０の駆動を停止させる。
【００４０】
次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について述べる。
【００４１】
まず、基板保持部５０によって、太陽電池基板６０が保持される（基板保持工程８１）（図１および図４参照）。
【００４２】
次に、基板保持部５０の水平方向移動機構５１によって、太陽電池基板６０の最初の加工部分がレーザ照射部２０の下方に配置され、所定位置に位置決めされる。その後、レーザ照射部２０によって、基板保持部５０により保持された太陽電池基板６０に、集光レンズ２２を介してレーザ光ＬＢが照射される（レーザ照射工程８３）（図１および図４参照）。このようにレーザ光ＬＢを照射することによって、太陽電池基板６０が予定線７２に沿った割断線７１で割断され、パターン加工される。
【００４３】
この間、基板保持部５０近傍に配置された測定部１０によって、レーザ照射部２０からのレーザ光ＬＢによって太陽電池基板６０から発生するスペックルパターンＳＰが測定される（測定工程８５）（図１および図４参照）。
【００４４】
次に、基板保持部５０の水平方向移動機構５１によって、次の太陽電池基板６０の加工部分がレーザ照射部２０の下方に配置され、所定位置に位置決めされる。
【００４５】
その後、測定部１０によって測定された太陽電池基板６０から発生するスペックルパターンＳＰの大きさに基づいて、太陽電池基板６０上におけるレーザ光ＬＢのスポット径が一定範囲に入るよう、集光レンズ２２と太陽電池基板６０の間の距離が調整される（間隙調整工程８７）（図１および図４参照）。
【００４６】
具体的には、測定部１０によって測定された太陽電池基板６０から発生するスペックルパターンＳＰの大きさが最大になるように、制御部４０が、レンズ駆動部２２ａを制御して集光レンズ２２を上下方向に自在に移動させたり、上下方向移動機構５５を駆動制御して上下方向に移動させたりして、集光レンズ２２と太陽電池基板６０の間の距離を調整する（図１参照）。このように、制御部４０が、測定部１０によって測定されたスペックルパターンＳＰの大きさが最大になるように集光レンズ２２と太陽電池基板６０の間の距離を制御することによって、太陽電池基板６０表面で散乱される散乱光の強度を一定に保つことができ、ひいては太陽電池基板６０に照射されるレーザ光ＬＢの強度を一定に保つことができる。このため、制御部４０は、太陽電池基板６０上におけるレーザ光ＬＢのスポット径の大きさを精度良く制御することができる。
【００４７】
この後は、上述したレーザ照射工程８３および測定工程８５から各工程が、順次繰り返し行われる。
【００４８】
上述のように、間隙調整工程８７において、測定部１０によって測定された太陽電池基板６０から発生するスペックルパターンＳＰの大きさに基づいて、集光レンズ２２と太陽電池基板６０の間の距離が調整される。このため、太陽電池基板加工装置は、「うねり」のある太陽電池基板６０、または曲面状の太陽電池基板６０を加工する場合であっても、太陽電池基板６０のシリコン薄膜６１と集光レンズ２２との間の距離の所定の距離からのズレ（位置決め精度）を、±５μｍ以下の範囲にすることができる。
【００４９】
この結果、従来の太陽電池基板加工装置では、図３（ａ）に示すように、太陽電池基板６０上に照射されるレーザ光ＬＢの強度が、太陽電池基板６０上の場所（座標）によって大きく異なってしまっていたのに対して、本発明の太陽電池基板加工装置によると、図３（ｂ）に示すように、太陽電池基板６０上に照射されるレーザ光ＬＢの強度を、太陽電池基板６０上の場所（座標）に左右されずに、ほぼ一定に保つことができる。このため、本発明の太陽電池基板加工装置は、パターン加工の幅に対する要求精度である５０μｍ±５μｍを、確実に達成することができる。
【００５０】
従って、本発明の太陽電池基板加工装置によると、「うねり」のある太陽電池基板６０、または曲面状の太陽電池基板６０を加工する場合であっても、高い精度でパターン加工することができ、得られる太陽電池素子の変換効率を大きく向上させることができる。
【００５１】
また、上述のような測定工程８５において、制御部４０は、スポット径計測部２５からの情報に基づいて、スポット径が一定範囲から外れたと判断すると、レーザ照射部２０の駆動を停止させる。このため、太陽電池基板６０上のスポット径が、所定の範囲内に確実に維持されるので、太陽電池基板６０をより高い精度でパターン加工することができる。
【００５２】
第２の実施の形態
次に図５（ａ）（ｂ）および図６により本発明の第２の実施の形態について説明する。図５（ａ）（ｂ）および図６に示す第２の実施の形態は、基板保持部５０近傍に配置された、太陽電池基板６０の表面形状を検出する形状検出部３０と、当該形状検出部３０によって検出された太陽電池基板６０の表面形状を記憶する形状記憶部３５をさらに設けたものであり、他は図１乃至図４に示す第１の実施の形態と略同一である。ところで、形状検出部３０としては、レーザ変位計や接触式変位計などを用いることができる。
【００５３】
図５（ａ）（ｂ）および図６に示す第２の実施の形態において、図１乃至図４に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００５４】
図５（ａ）に示すように、形状記憶部３５は制御部４０に接続されている。このため、制御部４０は、測定部１０によって測定された太陽電池基板６０から発生するスペックルパターンＳＰの大きさだけでなく、形状記憶部３５に記憶された太陽電池基板６０の表面形状にも基づいて、集光レンズ２２と太陽電池基板６０の間の距離を調整することができる。
【００５５】
次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について述べる。
【００５６】
まず、基板保持部５０によって、太陽電池基板６０が保持される（基板保持工程８１）（図１および図６参照）。
【００５７】
次に、基板保持部５０近傍に配置された形状検出部３０によって、太陽電池基板６０の表面形状全体が検出される（形状検出工程９１）（図５（ａ）および図６参照）。このとき、基板保持部５０の水平方向移動機構５１によって、太陽電池基板６０が形状検出部３０に対して走査される（図５（ａ）参照）。
【００５８】
また、上述の形状検出工程９１において、形状検出部３０に接続された形状記憶部３５によって、形状検出部３０で検出された太陽電池基板６０の表面形状が記憶される（形状記憶工程９３）（図５（ａ）および図６参照）。
【００５９】
次に、基板保持部５０の水平方向移動機構５１によって、太陽電池基板６０の最初の過加工部分がレーザ照射部２０の下方に配置され、所定位置に位置決めされる。その後、レーザ照射部２０によって、基板保持部５０により保持された太陽電池基板６０に、集光レンズ２２を介してレーザ光ＬＢが照射される（レーザ照射工程８３）（図１、図５（ｂ）および図６参照）。
【００６０】
このとき、基板保持部５０近傍に配置された測定部１０によって、レーザ照射部２０からのレーザ光ＬＢによって太陽電池基板６０から発生するスペックルパターンＳＰが測定される（測定工程８５）（図１および図６参照）。
【００６１】
次に、基板保持部５０の水平方向移動機構５１によって、次の太陽電池基板６０の加工部分がレーザ照射部２０の下方に配置され、所定位置に位置決めされる。
【００６２】
その後、形状検出部３０によって検出されて、形状記憶部３５に記憶された太陽電池基板６０の表面形状に関する情報と、測定部１０によって測定された太陽電池基板６０から発生するスペックルパターンＳＰの大きさに関する情報とに基づいて、太陽電池基板６０上におけるレーザ光ＬＢのスポット径が一定範囲に入るよう、集光レンズ２２と太陽電池基板６０の間の距離が調整される（間隙調整工程８７）（図１、図５（ｂ）および図６参照）。
【００６３】
具体的には、制御部４０が、形状検出部３０によって検出されて、形状記憶部３５に記憶された太陽電池基板６０の表面形状に関する情報によって、太陽電池基板６０の大まかな表面形状を把握して、集光レンズ２２と太陽電池基板６０との間の距離を予想する。そして、太陽電池基板６０の表面形状から予想された集光レンズ２２と太陽電池基板６０との間の距離を考慮し、かつ測定部１０によって測定された太陽電池基板６０から発生するスペックルパターンＳＰの大きさを考慮することによって、集光レンズ２２と太陽電池基板６０の間の距離を調整する。
【００６４】
このため、本実施の形態の太陽電池基板加工装置によると、±１００μｍよりもさらに大きな「うねり」を有する太陽電池基板６０、またはより大きな曲面を有する太陽電池基板６０を加工する場合であっても、このような太陽電池基板６０を高い精度でパターン加工することができ、得られる太陽電池素子の変換効率を大きく向上させることができる。
【００６５】
この後は、上述したレーザ照射工程８３および測定工程８５から各工程が、順次繰り返し行われる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明による太陽電池基板加工装置の第１の実施の形態を示す構成図。
【図２】本発明による太陽電池基板加工装置によって加工される太陽電池基板を示す斜視図。
【図３】本発明の第１の実施の形態による太陽電池基板加工装置によって、太陽電池基板上に照射されるレーザ光の強度分布を示すグラフ図。
【図４】本発明の第１の実施の形態による太陽電池基板加工方法を示すフロー図。
【図５】本発明による太陽電池基板加工装置の第２の実施の形態を示す構成図。
【図６】本発明の第２の実施の形態による太陽電池基板加工方法を示すフロー図。
【符号の説明】
【００６７】
１０ 測定部
２０ レーザ照射部
２２ 集光レンズ
５０ 基板保持部
２５ スポット径計測部
３０ 形状検出部
３５ 形状記憶部
４０ 制御部
５５ 上下方向移動機構
６０ 太陽電池基板
６１ シリコン薄膜
６２ ガラス基板
８１ 基板保持工程
８３ レーザ照射工程
８５ 測定工程
８７ 間隙調整工程
９１ 形状検出工程
９３ 形状記憶工程
ＬＢ レーザ光
ＳＰ スペックルパターン
【技術分野】
【０００１】
本発明は「うねり」のある太陽電池基板、または曲面状の太陽電池基板を加工する場合であっても、高い精度でパターン加工することができる太陽電池基板加工装置および太陽電池基板加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、太陽電池素子を製造する場合、シリコン膜、金属膜、透明電極膜などをパターニングすることが必要となる。このようなシリコン膜には、アモルファス・シリコン膜または多結晶シリコン膜(ポリシリコン膜)が用いられる場合が多い。特に、近年は原料のシリコンの供給不安が広がっているため、薄いシリコン薄膜を用いた太陽電池素子への期待が高まっている。
【０００３】
太陽電池素子を得るために太陽電池基板をパターン加工する方法として、レーザ光による加工法が幅広く利用されてきた。これは、加工対象であるシリコン膜、金属膜、透明電極膜などをＰＥＰ工程なしでパターニングできるメリットが大きかったためである。
【０００４】
ところで、パターン加工の精度が太陽電池素子の変換効率に影響を与えるため、太陽電池基板のパターン加工の要求精度は年々厳しくなってきている。
【０００５】
このように太陽電池基板をパターン加工する際のパラメータとしては、レーザ波長、レーザエネルギ、パルス幅、繰り返し周波数、走査速度、加工スポット径などを挙げることができる。このうち、レーザ波長、パルス幅、繰り返し周波数、走査速度といったパラメータは、変動要因が小さく、比較的安定している。これに対して、レーザエネルギと加工スポット径は、変動しやすく、比較的、パターン加工に影響を与えやすいパラメータである。
【０００６】
このようなレーザエネルギと加工スポット径のうち、レーザエネルギは、加工点エネルギのモニタリングと実測値を基準としたパワーフィードバックによって、±数％以下の精度を確保することができる。
【０００７】
これに対して、加工スポット径を一定に保つことは、現状では有効な方法を見出せなかったため、改善が求められていた。特に、太陽電池基板が大型化するにつれて、太陽電池基板の「うねり」が増大する傾向にあり、加工スポット径を一定に保つことが深刻な問題となってきている。
【０００８】
また、近年、太陽電池を瓦等の曲面をもった建築部材上に貼り付けて使う用途が広がっている。このため、従来は平面基板上に形成していた太陽電池素子を、曲面基板上に形成する要求が高まってきている。しかしながら、このような曲面を有する太陽電池素子を形成する場合、加工スポット径を一定に保つことが格段に難しくなる。
【０００９】
ところで、現状、レーザ加工幅に対する典型的な要求精度は、５０μｍ±５μｍである。この要求精度を満足するために必要な、太陽電池基板のシリコン薄膜と集光レンズとの間の距離の所定の距離からのズレ（位置決め精度）は、実験的には±１０μｍ以下である。これに対して、太陽電池素子を製造するための太陽電池基板に発生している「うねり」は、実測値で最大で±１００μｍであった。このため、何の制御もしない状態でパターン加工を行うと、上述した要求精度を到底満足することはできない。なお、５０μｍ±５μｍというレーザ加工幅に対する要求精度は、年々厳しくなってきている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、「うねり」のある太陽電池基板、または曲面状の太陽電池基板を加工する場合であっても、高い精度でパターン加工することができ、太陽電池素子の変換効率を大きく向上させることができる太陽電池基板加工装置および太陽電池基板加工方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、太陽電池基板をレーザ光でパターン加工する太陽電池基板加工装置において、太陽電池基板を保持する基板保持部と、基板保持部により保持された太陽電池基板に、集光レンズを介してレーザ光を照射するレーザ照射部と、基板保持部近傍に配置され、レーザ照射部からのレーザ光によって太陽電池基板から発生するスペックルパターンを測定する測定部とを備え、測定部によって測定された太陽電池基板から発生するスペックルパターンの大きさに基づいて、太陽電池基板上におけるレーザ光のスポット径が一定範囲に入るよう、集光レンズと太陽電池基板の間の距離が調整可能であることを特徴とする太陽電池基板加工装置である。
【００１２】
このような構成によって、「うねり」のある太陽電池基板、または曲面状の太陽電池基板を加工する場合であっても、高い精度でパターン加工することができ、太陽電池素子の変換効率を大きく向上させることができる。
【００１３】
本発明は、太陽電池基板をレーザ光でパターン加工する太陽電池基板加工装置において、太陽電池基板を保持する基板保持部と、基板保持部により保持された太陽電池基板に、集光レンズを介してレーザ光を照射するレーザ照射部と、基板保持部近傍に配置され、レーザ照射部からのレーザ光によって太陽電池基板から発生するスペックルパターンを測定する測定部と、基板保持部近傍に配置され、太陽電池基板の表面形状を検出する形状検出部とを備え、測定部によって測定された太陽電池基板から発生するスペックルパターンの大きさと、形状検出部によって検出された太陽電池基板の表面形状とに基づいて、太陽電池基板上におけるレーザ光のスポット径が一定範囲に入るよう、集光レンズと太陽電池基板の間の距離が調整可能であることを特徴とする太陽電池基板加工装置である。
【００１４】
このような構成によって、より大きな「うねり」のある太陽電池基板、またはより大きな曲面を有する太陽電池基板を加工する場合であっても、高い精度でパターン加工することができ、太陽電池素子の変換効率を大きく向上させることができる。
【００１５】
本発明は、測定部によって測定された太陽電池基板から発生するスペックルパターンの大きさを最大にすることによって、太陽電池基板上におけるレーザ光のスポット径を定めることを特徴とする太陽電池基板加工装置である。
【００１６】
このような構成によって、太陽電池基板上におけるレーザ光のスポット径が一定範囲に入るよう、当該スポット径を精度良く制御することができる。
【００１７】
本発明は、測定部は、ＣＣＤ素子又はラインセンサーからなることを特徴とする太陽電池基板加工装置である。
【００１８】
本発明は、形状検出部に接続され、形状検出部によって検出された太陽電池基板の表面形状を記憶する形状記憶部をさらに備え、形状記憶部に記憶された太陽電池基板の表面形状に基づいて、太陽電池基板上におけるレーザ光のスポット径が一定範囲に入るよう、集光レンズと太陽電池基板の間の距離が調整可能であることを特徴とする太陽電池基板加工装置である。
【００１９】
本発明は、形状検出部は、レーザ変位計又は接触式変位計からなることを特徴とする太陽電池基板加工装置である。
【００２０】
本発明は、集光レンズは、基板保持部に対する距離が調整自在であることを特徴とする太陽電池基板加工装置である。
【００２１】
このような構成により、太陽電池基板上におけるレーザ光のスポット径が一定範囲に入るよう、当該スポット径の大きさを容易に制御することができる。
【００２２】
本発明は、基板保持部は、太陽電池基板の集光レンズに対する距離が調整自在になるよう、太陽電池基板を保持することを特徴とする太陽電池基板加工装置である。
【００２３】
このような構成により、太陽電池基板上におけるレーザ光のスポット径が一定範囲に入るよう、当該スポット径の大きさを容易に制御することができる。
【００２４】
本発明は、基板保持部近傍に設けられ、太陽電池基板上におけるレーザ光のスポット径を計測するスポット径計測部と、当該スポット径計測部と前記レーザ照射部に接続された制御部とをさらに備え、制御部は、スポット径計測部からの情報に基づいて、前記スポット径が一定範囲から外れたと判断すると、レーザ照射部の駆動を停止することを特徴とする太陽電池基板加工装置である。
【００２５】
このような構成により、太陽電池基板上で、所定の範囲のスポット径を確実に維持することができるので、太陽電池基板をより高い精度でパターン加工することができる。
【００２６】
本発明は、太陽電池基板をレーザ光でパターン加工する太陽電池基板加工方法において、基板保持部によって、太陽電池基板を保持する基板保持工程と、レーザ照射部によって、基板保持部により保持された太陽電池基板に、集光レンズを介してレーザ光を照射するレーザ照射工程と、基板保持部近傍に配置された測定部によって、レーザ照射部からのレーザ光によって太陽電池基板から発生するスペックルパターンを測定する測定工程とを備え、測定部によって測定された太陽電池基板から発生するスペックルパターンの大きさに基づいて、太陽電池基板上におけるレーザ光のスポット径が一定範囲に入るよう、集光レンズと太陽電池基板の間の距離を調整することを特徴とする太陽電池基板加工方法である。
【００２７】
このような構成によって、「うねり」のある太陽電池基板、または曲面状の太陽電池基板を加工する場合であっても、高い精度でパターン加工することができ、太陽電池素子の変換効率を大きく向上させることができる。
【００２８】
本発明は、太陽電池基板をレーザ光でパターン加工する太陽電池基板加工方法において、基板保持部によって、太陽電池基板を保持する基板保持工程と、基板保持部近傍に配置された形状検出部によって、太陽電池基板の表面形状を検出する形状検出工程と、レーザ照射部によって、基板保持部により保持された太陽電池基板に、集光レンズを介してレーザ光を照射するレーザ照射工程と、基板保持部近傍に配置された測定部によって、レーザ照射部からのレーザ光によって太陽電池基板から発生するスペックルパターンを測定する測定工程とを備え、測定部によって測定された太陽電池基板から発生するスペックルパターンの大きさと、形状検出部によって検出された太陽電池基板の表面形状とに基づいて、太陽電池基板上におけるレーザ光のスポット径が一定範囲に入るよう、集光レンズと太陽電池基板の間の距離を調整することを特徴とする太陽電池基板加工方法である。
【００２９】
このような構成によって、より大きな「うねり」のある太陽電池基板、またはより大きな曲面を有する太陽電池基板を加工する場合であっても、高い精度でパターン加工することができ、太陽電池素子の変換効率を大きく向上させることができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、太陽電池基板から発生するスペックルパターンの大きさに基づいて、太陽電池基板上におけるレーザ光のスポット径が一定範囲に入るよう、集光レンズと太陽電池基板の間の距離を調整することができる。このため、「うねり」のある太陽電池基板、または曲面状の太陽電池基板を加工する場合であっても、高い精度でパターン加工することができ、太陽電池素子の変換効率を大きく向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
第１の実施の形態
以下、本発明に係る太陽電池基板加工装置の第１の実施の形態について、図面を参照して説明する。ここで、図１乃至図４は本発明の第１の実施の形態を示す図である。
【００３２】
本発明の太陽電池基板加工装置は、ガラス基板６２と、当該ガラス基板６２上に配置されたシリコン薄膜６１とからなる太陽電池基板６０（図２参照）に対して、レーザ光ＬＢを用いてパターン加工するものである。
【００３３】
図１に示すように、太陽電池基板加工装置は、太陽電池基板６０を保持する基板保持部５０と、基板保持部５０により保持された太陽電池基板６０に、レーザ光ＬＢを照射するレーザ照射部２０と、基板保持部５０近傍に配置され、レーザ照射部２０からのレーザ光ＬＢによって太陽電池基板６０から発生するスペックルパターンＳＰを測定する測定部１０とを備えている。
【００３４】
また、図１に示すように、レーザ照射部２０と基板保持部５０との間には、レーザ照射部２０から照射されたレーザ光ＬＢを略平行にするコリメートレンズ２１と、コリメートレンズ２１によって略平行になったレーザ光ＬＢを太陽電池基板６０上に集光する集光レンズ２２とが配置されている。なお、測定部１０としては、ＣＣＤ素子やラインセンサーなどを用いることができる。
【００３５】
図１に示すレーザ照射部２０としては、太陽電池基板６０のシリコン薄膜６１への吸収率が高いSHG-YAGレーザまたはSHG-YVO4レーザを用いることが好ましい。ところで、これらSHG-YAGレーザおよびSHG-YVO4レーザの波長は、いずれも５３２ｎｍである。また、Ｑスイッチ法を用いてレーザ照射部２０からレーザ光ＬＢを照射することによって、ナノ秒オーダーのパルスレーザを照射することができ、太陽電池基板６０のシリコン薄膜６１への熱影響を抑制することができる。なお、レーザ照射部２０から照射されるレーザ光ＬＢは、集光レンズ２２によって太陽電池基板６０上に集光され、数１０μｍのスポット径になっている。
【００３６】
また、図１に示すように、基板保持部５０は、水平方向に自在に移動する水平方向移動機構５１と、上下自在に移動する上下方向移動機構５５とを有している。なお、集光レンズ２２には、集光レンズ２２を上下方向に移動させるレンズ駆動部２２ａが設けられている。
【００３７】
また、図１に示すように、レンズ駆動部２２ａ、上下方向移動機構５５および測定部１０は各々、制御部４０に接続されている。そして、この制御部４０は、測定部１０によって測定された太陽電池基板６０から発生するスペックルパターンＳＰの大きさに基づいて、太陽電池基板６０上におけるレーザ光ＬＢのスポット径が一定範囲に入るよう、集光レンズ２２と太陽電池基板６０の間の距離を調整することができる。
【００３８】
具体的には、図１に示す制御部４０は、集光レンズ２２を上下方向に自在に移動させたり、上下方向移動機構５５を上下方向に移動させたりして、基板保持部５０に対する距離を調整することができる。このため、制御部４０は、測定部１０によって測定された太陽電池基板６０から発生するスペックルパターンＳＰの大きさを最大にすることによって、太陽電池基板６０上におけるレーザ光ＬＢのスポット径が一定範囲に入るよう、レーザ光ＬＢのスポット径の大きさを容易に制御することができる。
【００３９】
また、図１に示すように、基板保持部５０近傍には、太陽電池基板６０上におけるレーザ光ＬＢのスポット径を計測するスポット径計測部２５が設けられている。また、当該スポット径計測部２５とレーザ照射部２０には、制御部４０が接続されている。そして、この制御部４０は、スポット径計測部２５からの情報に基づいて、スポット径が一定範囲から外れたと判断すると、レーザ照射部２０の駆動を停止させる。
【００４０】
次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について述べる。
【００４１】
まず、基板保持部５０によって、太陽電池基板６０が保持される（基板保持工程８１）（図１および図４参照）。
【００４２】
次に、基板保持部５０の水平方向移動機構５１によって、太陽電池基板６０の最初の加工部分がレーザ照射部２０の下方に配置され、所定位置に位置決めされる。その後、レーザ照射部２０によって、基板保持部５０により保持された太陽電池基板６０に、集光レンズ２２を介してレーザ光ＬＢが照射される（レーザ照射工程８３）（図１および図４参照）。このようにレーザ光ＬＢを照射することによって、太陽電池基板６０が予定線７２に沿った割断線７１で割断され、パターン加工される。
【００４３】
この間、基板保持部５０近傍に配置された測定部１０によって、レーザ照射部２０からのレーザ光ＬＢによって太陽電池基板６０から発生するスペックルパターンＳＰが測定される（測定工程８５）（図１および図４参照）。
【００４４】
次に、基板保持部５０の水平方向移動機構５１によって、次の太陽電池基板６０の加工部分がレーザ照射部２０の下方に配置され、所定位置に位置決めされる。
【００４５】
その後、測定部１０によって測定された太陽電池基板６０から発生するスペックルパターンＳＰの大きさに基づいて、太陽電池基板６０上におけるレーザ光ＬＢのスポット径が一定範囲に入るよう、集光レンズ２２と太陽電池基板６０の間の距離が調整される（間隙調整工程８７）（図１および図４参照）。
【００４６】
具体的には、測定部１０によって測定された太陽電池基板６０から発生するスペックルパターンＳＰの大きさが最大になるように、制御部４０が、レンズ駆動部２２ａを制御して集光レンズ２２を上下方向に自在に移動させたり、上下方向移動機構５５を駆動制御して上下方向に移動させたりして、集光レンズ２２と太陽電池基板６０の間の距離を調整する（図１参照）。このように、制御部４０が、測定部１０によって測定されたスペックルパターンＳＰの大きさが最大になるように集光レンズ２２と太陽電池基板６０の間の距離を制御することによって、太陽電池基板６０表面で散乱される散乱光の強度を一定に保つことができ、ひいては太陽電池基板６０に照射されるレーザ光ＬＢの強度を一定に保つことができる。このため、制御部４０は、太陽電池基板６０上におけるレーザ光ＬＢのスポット径の大きさを精度良く制御することができる。
【００４７】
この後は、上述したレーザ照射工程８３および測定工程８５から各工程が、順次繰り返し行われる。
【００４８】
上述のように、間隙調整工程８７において、測定部１０によって測定された太陽電池基板６０から発生するスペックルパターンＳＰの大きさに基づいて、集光レンズ２２と太陽電池基板６０の間の距離が調整される。このため、太陽電池基板加工装置は、「うねり」のある太陽電池基板６０、または曲面状の太陽電池基板６０を加工する場合であっても、太陽電池基板６０のシリコン薄膜６１と集光レンズ２２との間の距離の所定の距離からのズレ（位置決め精度）を、±５μｍ以下の範囲にすることができる。
【００４９】
この結果、従来の太陽電池基板加工装置では、図３（ａ）に示すように、太陽電池基板６０上に照射されるレーザ光ＬＢの強度が、太陽電池基板６０上の場所（座標）によって大きく異なってしまっていたのに対して、本発明の太陽電池基板加工装置によると、図３（ｂ）に示すように、太陽電池基板６０上に照射されるレーザ光ＬＢの強度を、太陽電池基板６０上の場所（座標）に左右されずに、ほぼ一定に保つことができる。このため、本発明の太陽電池基板加工装置は、パターン加工の幅に対する要求精度である５０μｍ±５μｍを、確実に達成することができる。
【００５０】
従って、本発明の太陽電池基板加工装置によると、「うねり」のある太陽電池基板６０、または曲面状の太陽電池基板６０を加工する場合であっても、高い精度でパターン加工することができ、得られる太陽電池素子の変換効率を大きく向上させることができる。
【００５１】
また、上述のような測定工程８５において、制御部４０は、スポット径計測部２５からの情報に基づいて、スポット径が一定範囲から外れたと判断すると、レーザ照射部２０の駆動を停止させる。このため、太陽電池基板６０上のスポット径が、所定の範囲内に確実に維持されるので、太陽電池基板６０をより高い精度でパターン加工することができる。
【００５２】
第２の実施の形態
次に図５（ａ）（ｂ）および図６により本発明の第２の実施の形態について説明する。図５（ａ）（ｂ）および図６に示す第２の実施の形態は、基板保持部５０近傍に配置された、太陽電池基板６０の表面形状を検出する形状検出部３０と、当該形状検出部３０によって検出された太陽電池基板６０の表面形状を記憶する形状記憶部３５をさらに設けたものであり、他は図１乃至図４に示す第１の実施の形態と略同一である。ところで、形状検出部３０としては、レーザ変位計や接触式変位計などを用いることができる。
【００５３】
図５（ａ）（ｂ）および図６に示す第２の実施の形態において、図１乃至図４に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００５４】
図５（ａ）に示すように、形状記憶部３５は制御部４０に接続されている。このため、制御部４０は、測定部１０によって測定された太陽電池基板６０から発生するスペックルパターンＳＰの大きさだけでなく、形状記憶部３５に記憶された太陽電池基板６０の表面形状にも基づいて、集光レンズ２２と太陽電池基板６０の間の距離を調整することができる。
【００５５】
次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について述べる。
【００５６】
まず、基板保持部５０によって、太陽電池基板６０が保持される（基板保持工程８１）（図１および図６参照）。
【００５７】
次に、基板保持部５０近傍に配置された形状検出部３０によって、太陽電池基板６０の表面形状全体が検出される（形状検出工程９１）（図５（ａ）および図６参照）。このとき、基板保持部５０の水平方向移動機構５１によって、太陽電池基板６０が形状検出部３０に対して走査される（図５（ａ）参照）。
【００５８】
また、上述の形状検出工程９１において、形状検出部３０に接続された形状記憶部３５によって、形状検出部３０で検出された太陽電池基板６０の表面形状が記憶される（形状記憶工程９３）（図５（ａ）および図６参照）。
【００５９】
次に、基板保持部５０の水平方向移動機構５１によって、太陽電池基板６０の最初の過加工部分がレーザ照射部２０の下方に配置され、所定位置に位置決めされる。その後、レーザ照射部２０によって、基板保持部５０により保持された太陽電池基板６０に、集光レンズ２２を介してレーザ光ＬＢが照射される（レーザ照射工程８３）（図１、図５（ｂ）および図６参照）。
【００６０】
このとき、基板保持部５０近傍に配置された測定部１０によって、レーザ照射部２０からのレーザ光ＬＢによって太陽電池基板６０から発生するスペックルパターンＳＰが測定される（測定工程８５）（図１および図６参照）。
【００６１】
次に、基板保持部５０の水平方向移動機構５１によって、次の太陽電池基板６０の加工部分がレーザ照射部２０の下方に配置され、所定位置に位置決めされる。
【００６２】
その後、形状検出部３０によって検出されて、形状記憶部３５に記憶された太陽電池基板６０の表面形状に関する情報と、測定部１０によって測定された太陽電池基板６０から発生するスペックルパターンＳＰの大きさに関する情報とに基づいて、太陽電池基板６０上におけるレーザ光ＬＢのスポット径が一定範囲に入るよう、集光レンズ２２と太陽電池基板６０の間の距離が調整される（間隙調整工程８７）（図１、図５（ｂ）および図６参照）。
【００６３】
具体的には、制御部４０が、形状検出部３０によって検出されて、形状記憶部３５に記憶された太陽電池基板６０の表面形状に関する情報によって、太陽電池基板６０の大まかな表面形状を把握して、集光レンズ２２と太陽電池基板６０との間の距離を予想する。そして、太陽電池基板６０の表面形状から予想された集光レンズ２２と太陽電池基板６０との間の距離を考慮し、かつ測定部１０によって測定された太陽電池基板６０から発生するスペックルパターンＳＰの大きさを考慮することによって、集光レンズ２２と太陽電池基板６０の間の距離を調整する。
【００６４】
このため、本実施の形態の太陽電池基板加工装置によると、±１００μｍよりもさらに大きな「うねり」を有する太陽電池基板６０、またはより大きな曲面を有する太陽電池基板６０を加工する場合であっても、このような太陽電池基板６０を高い精度でパターン加工することができ、得られる太陽電池素子の変換効率を大きく向上させることができる。
【００６５】
この後は、上述したレーザ照射工程８３および測定工程８５から各工程が、順次繰り返し行われる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明による太陽電池基板加工装置の第１の実施の形態を示す構成図。
【図２】本発明による太陽電池基板加工装置によって加工される太陽電池基板を示す斜視図。
【図３】本発明の第１の実施の形態による太陽電池基板加工装置によって、太陽電池基板上に照射されるレーザ光の強度分布を示すグラフ図。
【図４】本発明の第１の実施の形態による太陽電池基板加工方法を示すフロー図。
【図５】本発明による太陽電池基板加工装置の第２の実施の形態を示す構成図。
【図６】本発明の第２の実施の形態による太陽電池基板加工方法を示すフロー図。
【符号の説明】
【００６７】
１０ 測定部
２０ レーザ照射部
２２ 集光レンズ
５０ 基板保持部
２５ スポット径計測部
３０ 形状検出部
３５ 形状記憶部
４０ 制御部
５５ 上下方向移動機構
６０ 太陽電池基板
６１ シリコン薄膜
６２ ガラス基板
８１ 基板保持工程
８３ レーザ照射工程
８５ 測定工程
８７ 間隙調整工程
９１ 形状検出工程
９３ 形状記憶工程
ＬＢ レーザ光
ＳＰ スペックルパターン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池基板をレーザ光でパターン加工する太陽電池基板加工装置において、
太陽電池基板を保持する基板保持部と、
基板保持部により保持された太陽電池基板に、集光レンズを介してレーザ光を照射するレーザ照射部と、
基板保持部近傍に配置され、レーザ照射部からのレーザ光によって太陽電池基板から発生するスペックルパターンを測定する測定部とを備え、
測定部によって測定された太陽電池基板から発生するスペックルパターンの大きさに基づいて、太陽電池基板上におけるレーザ光のスポット径が一定範囲に入るよう、集光レンズと太陽電池基板の間の距離が調整可能であることを特徴とする太陽電池基板加工装置。
【請求項２】
太陽電池基板をレーザ光でパターン加工する太陽電池基板加工装置において、
太陽電池基板を保持する基板保持部と、
基板保持部により保持された太陽電池基板に、集光レンズを介してレーザ光を照射するレーザ照射部と、
基板保持部近傍に配置され、レーザ照射部からのレーザ光によって太陽電池基板から発生するスペックルパターンを測定する測定部と、
基板保持部近傍に配置され、太陽電池基板の表面形状を検出する形状検出部とを備え、
測定部によって測定された太陽電池基板から発生するスペックルパターンの大きさと、形状検出部によって検出された太陽電池基板の表面形状とに基づいて、太陽電池基板上におけるレーザ光のスポット径が一定範囲に入るよう、集光レンズと太陽電池基板の間の距離が調整可能であることを特徴とする太陽電池基板加工装置。
【請求項３】
測定部によって測定された太陽電池基板から発生するスペックルパターンの大きさを最大にすることによって、太陽電池基板上におけるレーザ光のスポット径を定めることを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の太陽電池基板加工装置。
【請求項４】
測定部は、ＣＣＤ素子又はラインセンサーからなることを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の太陽電池基板加工装置。
【請求項５】
形状検出部に接続され、形状検出部によって検出された太陽電池基板の表面形状を記憶する形状記憶部をさらに備え、
形状記憶部に記憶された太陽電池基板の表面形状に基づいて、太陽電池基板上におけるレーザ光のスポット径が一定範囲に入るよう、集光レンズと太陽電池基板の間の距離が調整可能であることを特徴とする請求項２記載の太陽電池基板加工装置。
【請求項６】
形状検出部は、レーザ変位計又は接触式変位計からなることを特徴とする請求項２記載の太陽電池基板加工装置。
【請求項７】
集光レンズは、基板保持部に対する距離が調整自在であることを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の太陽電池基板加工装置。
【請求項８】
基板保持部は、太陽電池基板の集光レンズに対する距離が調整自在になるよう、太陽電池基板を保持することを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の太陽電池基板加工装置。
【請求項９】
基板保持部近傍に設けられ、太陽電池基板上におけるレーザ光のスポット径を計測するスポット径計測部と、
当該スポット径計測部と前記レーザ照射部に接続された制御部とをさらに備え、
制御部は、スポット径計測部からの情報に基づいて、前記スポット径が一定範囲から外れたと判断すると、レーザ照射部の駆動を停止することを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の太陽電池基板加工装置。
【請求項１０】
太陽電池基板をレーザ光でパターン加工する太陽電池基板加工方法において、
基板保持部によって、太陽電池基板を保持する基板保持工程と、
レーザ照射部によって、基板保持部により保持された太陽電池基板に、集光レンズを介してレーザ光を照射するレーザ照射工程と、
基板保持部近傍に配置された測定部によって、レーザ照射部からのレーザ光によって太陽電池基板から発生するスペックルパターンを測定する測定工程とを備え、
測定部によって測定された太陽電池基板から発生するスペックルパターンの大きさに基づいて、太陽電池基板上におけるレーザ光のスポット径が一定範囲に入るよう、集光レンズと太陽電池基板の間の距離を調整することを特徴とする太陽電池基板加工方法。
【請求項１１】
太陽電池基板をレーザ光でパターン加工する太陽電池基板加工方法において、
基板保持部によって、太陽電池基板を保持する基板保持工程と、
基板保持部近傍に配置された形状検出部によって、太陽電池基板の表面形状を検出する形状検出工程と、
レーザ照射部によって、基板保持部により保持された太陽電池基板に、集光レンズを介してレーザ光を照射するレーザ照射工程と、
基板保持部近傍に配置された測定部によって、レーザ照射部からのレーザ光によって太陽電池基板から発生するスペックルパターンを測定する測定工程とを備え、
測定部によって測定された太陽電池基板から発生するスペックルパターンの大きさと、形状検出部によって検出された太陽電池基板の表面形状とに基づいて、太陽電池基板上におけるレーザ光のスポット径が一定範囲に入るよう、集光レンズと太陽電池基板の間の距離を調整することを特徴とする太陽電池基板加工方法。
【請求項１】
太陽電池基板をレーザ光でパターン加工する太陽電池基板加工装置において、
太陽電池基板を保持する基板保持部と、
基板保持部により保持された太陽電池基板に、集光レンズを介してレーザ光を照射するレーザ照射部と、
基板保持部近傍に配置され、レーザ照射部からのレーザ光によって太陽電池基板から発生するスペックルパターンを測定する測定部とを備え、
測定部によって測定された太陽電池基板から発生するスペックルパターンの大きさに基づいて、太陽電池基板上におけるレーザ光のスポット径が一定範囲に入るよう、集光レンズと太陽電池基板の間の距離が調整可能であることを特徴とする太陽電池基板加工装置。
【請求項２】
太陽電池基板をレーザ光でパターン加工する太陽電池基板加工装置において、
太陽電池基板を保持する基板保持部と、
基板保持部により保持された太陽電池基板に、集光レンズを介してレーザ光を照射するレーザ照射部と、
基板保持部近傍に配置され、レーザ照射部からのレーザ光によって太陽電池基板から発生するスペックルパターンを測定する測定部と、
基板保持部近傍に配置され、太陽電池基板の表面形状を検出する形状検出部とを備え、
測定部によって測定された太陽電池基板から発生するスペックルパターンの大きさと、形状検出部によって検出された太陽電池基板の表面形状とに基づいて、太陽電池基板上におけるレーザ光のスポット径が一定範囲に入るよう、集光レンズと太陽電池基板の間の距離が調整可能であることを特徴とする太陽電池基板加工装置。
【請求項３】
測定部によって測定された太陽電池基板から発生するスペックルパターンの大きさを最大にすることによって、太陽電池基板上におけるレーザ光のスポット径を定めることを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の太陽電池基板加工装置。
【請求項４】
測定部は、ＣＣＤ素子又はラインセンサーからなることを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の太陽電池基板加工装置。
【請求項５】
形状検出部に接続され、形状検出部によって検出された太陽電池基板の表面形状を記憶する形状記憶部をさらに備え、
形状記憶部に記憶された太陽電池基板の表面形状に基づいて、太陽電池基板上におけるレーザ光のスポット径が一定範囲に入るよう、集光レンズと太陽電池基板の間の距離が調整可能であることを特徴とする請求項２記載の太陽電池基板加工装置。
【請求項６】
形状検出部は、レーザ変位計又は接触式変位計からなることを特徴とする請求項２記載の太陽電池基板加工装置。
【請求項７】
集光レンズは、基板保持部に対する距離が調整自在であることを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の太陽電池基板加工装置。
【請求項８】
基板保持部は、太陽電池基板の集光レンズに対する距離が調整自在になるよう、太陽電池基板を保持することを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の太陽電池基板加工装置。
【請求項９】
基板保持部近傍に設けられ、太陽電池基板上におけるレーザ光のスポット径を計測するスポット径計測部と、
当該スポット径計測部と前記レーザ照射部に接続された制御部とをさらに備え、
制御部は、スポット径計測部からの情報に基づいて、前記スポット径が一定範囲から外れたと判断すると、レーザ照射部の駆動を停止することを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の太陽電池基板加工装置。
【請求項１０】
太陽電池基板をレーザ光でパターン加工する太陽電池基板加工方法において、
基板保持部によって、太陽電池基板を保持する基板保持工程と、
レーザ照射部によって、基板保持部により保持された太陽電池基板に、集光レンズを介してレーザ光を照射するレーザ照射工程と、
基板保持部近傍に配置された測定部によって、レーザ照射部からのレーザ光によって太陽電池基板から発生するスペックルパターンを測定する測定工程とを備え、
測定部によって測定された太陽電池基板から発生するスペックルパターンの大きさに基づいて、太陽電池基板上におけるレーザ光のスポット径が一定範囲に入るよう、集光レンズと太陽電池基板の間の距離を調整することを特徴とする太陽電池基板加工方法。
【請求項１１】
太陽電池基板をレーザ光でパターン加工する太陽電池基板加工方法において、
基板保持部によって、太陽電池基板を保持する基板保持工程と、
基板保持部近傍に配置された形状検出部によって、太陽電池基板の表面形状を検出する形状検出工程と、
レーザ照射部によって、基板保持部により保持された太陽電池基板に、集光レンズを介してレーザ光を照射するレーザ照射工程と、
基板保持部近傍に配置された測定部によって、レーザ照射部からのレーザ光によって太陽電池基板から発生するスペックルパターンを測定する測定工程とを備え、
測定部によって測定された太陽電池基板から発生するスペックルパターンの大きさと、形状検出部によって検出された太陽電池基板の表面形状とに基づいて、太陽電池基板上におけるレーザ光のスポット径が一定範囲に入るよう、集光レンズと太陽電池基板の間の距離を調整することを特徴とする太陽電池基板加工方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００８−７１８７４（Ｐ２００８−７１８７４Ａ）
【公開日】平成２０年３月２７日（２００８．３．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２４８１５５（Ｐ２００６−２４８１５５）
【出願日】平成１８年９月１３日（２００６．９．１３）
【出願人】（０００００２４２８）芝浦メカトロニクス株式会社 (907)
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年３月２７日（２００８．３．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年９月１３日（２００６．９．１３）
【出願人】（０００００２４２８）芝浦メカトロニクス株式会社 (907)
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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