光电转换装置的制造方法和光束照射加工装置的制作方法

专利名称：光电转换装置的制造方法和光束照射加工装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及光电转换装置的制造方法和光束照射加工装置。
背景技术：
作为光电转换装置一例的薄膜太阳能电 池代表性的结构，能够举出以下的(I)和两个结构。(I)在玻璃等绝缘透光性基板上形成SnO2 (氧化锡)、IT0 (indium Tin Oxide)或ZnO (氧化锌)等透明导电膜，在该透明导电膜上形成把半导体的p层、i层和n层按照该顺序层合的光电转换层，在该光电转换层上形成有金属薄膜等背面电极层。(2)在金属基板电极上形成把半导体的n层、i层和p层按照该顺序层合的光电转换层，在该光电转换层上形成透明导电膜。(I)的结构中，由于绝缘透光性基板能够兼作薄膜太阳能电池的表面保护部件，且能够在SnO2等耐等离子性的透明导电膜上利用等离子CVD法来形成光电转换层等，所以多被使用并且成为现在的主流。在(I)的结构中，作为薄膜太阳能电池的背面电极层而使用Ag (银)和Al (招)等反射率高的材料，且作为在光电转换层与背面电极层之间夹有ZnO或ITO等透明电极的结构，由此来进行提高薄膜太阳能电池转换效率的尝试。且在(I)的结构中，一般被使用的方法是为了制造具有大面积表面的薄膜太阳能电池，使用激光把单位太阳能电池单元在绝缘透光性基板上集成化并串联连接。该方法例如如下进行。首先，在绝缘透光性基板上形成具备分离透明导电膜的分离槽的透明导电膜。接着，层合光电转换层覆盖具备分离槽的透明导电膜，通过使用激光的激光划线法把光电转换层的一部分除去而形成分离光电转换层的分离槽。然后层合背面电极层覆盖形成有分离槽的光电转换层，通过使用激光的激光划线法把光电转换层和背面电极层各自的一部分除去而形成分离成单位太阳能电池单元的分离槽。由此，在绝缘透光性基板上能够形成薄膜太阳能电池，该薄膜太阳能电池的结构是一个由透明导电膜、光电转换层和背面电极层构成的单位太阳能电池单元的透明导电膜与邻接的单位太阳能电池单元的背面电极层电连接。在绝缘透光性基板上把单位太阳能电池单元集成化结构的薄膜太阳能电池中，通过减少非发电面积来进行提高薄膜太阳能电池的转换效率。作为减少非发电面积的方法，考虑的方法是把分离透明导电膜的分离槽与分离光电转换层的分离槽的间隔和分离光电转换层的分离槽与分离单位太阳能电池单元的分离槽的间隔分别变狭窄。为了把这些间隔分别变狭窄而提高薄膜太阳能电池的生产效率，有时需要以高精度来进行激光划线法的加工。但在激光划线法的加工中，有不能高精度形成分离槽，分离槽的形成位置产生偏差，薄膜太阳能电池的特性下降，构成薄膜太阳能电池的单位太阳能电池单元之间出现电连接不良的问题。
为了解决该问题，例如专利文献I (特开2000-353816号公报)就公开了如下的方法，在对透明导电膜、光电转换层和背面电极层各自进行激光划线时，以把基板温度调整成设定值±10°c以内的范围来制造薄膜太阳能电池。根据该方法，通过减少激光划线时基板温度的不一致而能够实现高精度的激光划线。但专利文献I的方法中，存在如下的问题在利用等离子CVD法形成光电转换层后、利用溅射法形成透明导电膜后、利用溅射法形成背面电极层后，在通过对基板进行冷却，而使各自的基板温度下降到室温附近则需要相当的时间。作为基板的冷却方法，考虑有自然冷却和强制风扇冷却来进行冷却的方法。图18表示的是把宽度IOOOmmX长度1400mmX厚度4mm大小的玻璃基板从160°C开始放置30分钟，进行自然冷却时，测定位置f 5各自的基板温度(V )与放置时间(分)的关系。 图18的纵轴表示基板温度(0C )，横轴表示放置时间(分)。图19是表不上述玻璃基板100表面的上述测定位置I、的位置的不意俯视图。在此，把玻璃基板100表面左下角的坐标(x，y)作为(0，0)，把玻璃基板100宽度方向作为X轴，把长度方向作为y轴时，测定位置I飞的坐标(x，y)则分别成为测定位置I (30，30)、测定位置2 (290，340)、测定位置3 (500，700)、测定位置4 (660，990)、测定位置5 (970，1370)。如图18和图19所示，在把160°C的玻璃基板100放置30分钟进行自然冷却的情况下，自然冷却后的玻璃基板100表面的中心部(测定位置2 4)的基板温度是约50°C，周边部(测定位置1、5)的基板温度是约30°C，因此在玻璃基板100内有约20°C的温度差。这时，例如如图20的示意俯视图所示，玻璃基板100热膨胀。因此，即使对这种热膨胀了的玻璃基板100进行激光划线，也不能实现高精度的激光划线。因此，专利文献I的方法在把玻璃基板100的冷却由自然冷却进行的情况下，在分别形成透明导电膜、光电转换层和背面电极层后，需要分别冷却30分钟以上，且为了进一步进行高精度激光加工，为了保持玻璃基板100面内的均匀性，就需要更加长时间的冷却时间，因此有薄膜太阳能电池的生产效率变差的问题。特别是光电转换层是对于薄膜太阳能电池的特性给予影响的重要的层，在形成光电转换层后以短时间进行下一个工序非常重要。作为基板的冷却方法，使用强制风扇冷却的情况与使用自然冷却的情况相比能够缩短冷却时间，但为了实现高精度的激光划线则在该情况下也需要30分钟以上的冷却时间。且强制风扇冷却还有制造装置成本增大的问题。因此，例如专利文献2 (特许第4354282号公报)公开了这样的方法通过积极调整基板温度来实现高精度的激光划线和提高薄膜太阳能电池的生产效率。现有技术文献专利文献专利文献I :(日本)特开2000-353816号公报专利文献2 :(日本)特许第4354282号公报

发明内容
发明要解决的技术问题
但在专利文献2的方法中，例如在把生产线长时间停止而使基板温度降低到室温的情况下，由于需要把该基板加热到比室温温度高的设定值(参照专利文献2的段落0024和0029)，所以存在薄膜太阳能电池的生产效率降低的问题。另外，为了避免对温度降低到室温的基板进行加热，则需要导入把整个生产线的温度维持在设定值温度的装置等，在导入该装置的情况下，则还存在制造装置整体的成本增大的问题。还有专利文献2的方法也需要有把比设定值高的基板温度降低到设定值的冷却时间。鉴于上述情况，本发明的目的在于提供一种光电转换装置的制造方法和光束照射加工装置，不需要调整基板温度，就能够实现高精度的加工和更高的生产效率。解决问题的技术方案本发明光电转换装置的制造方法包括取得被加工物的温度信息的工序，所述被加工物包括基板和在基板上形成的膜；加工被加工物的工序，在取得温度信息的工序后，通 过向被加工物照射光束，对在光束照射区域中的被加工物进行加工，在加工被加工物的工序中，光束被照射到基于包含温度信息和事前取得的变形信息的信息所决定的位置。在此，本发明光电转换装置的制造方法在取得温度信息的工序中，优选取得被加工物表面的温度分布或被加工物表面的至少一点的温度信息。本发明光电转换装置的制造方法在加工被加工物的工序中，优选从基板一侧照射光束。本发明的光束照射加工装置是用于通过向包括基板和在基板上形成的膜的被加工物照射光束来加工被加工物，其中，具备光束振荡部，其用于向被加工物照射光束；温度信息取得部，其用于取得照射光束前的被加工物温度信息；驱动部，其能够改变被加工物位置；控制部，其控制光束振荡部和驱动部，以能够向基于信息所决定的位置照射光束，所述信息包含由温度信息取得部取得的温度信息和内部存储的变形信息。且本发明的光束照射加工装置通过向包括基板和在基板上形成的膜的被加工物照射光束来加工被加工物，其中，具备温度信息取得部，其用于取得被加工物温度信息；加工部，其用于加工被加工物；运送部，其把被加工物从温度信息取得部向加工部运送，力口工部具备光束振荡部，其用于向被加工物照射光束；驱动部，其能够改变被加工物位置；控制部，其而控制光束振荡部和驱动部，以能够基于信息所决定的位置照射光束，所述信息包含由温度信息取得部取得的温度信息和内部存储的变形信息。发明的效果根据本发明，能够提供一种光电转换装置的制造方法和光束照射加工装置，不需要调整基板温度就能够实现高精度的加工和更高的生产效率。


图I是图解实施例薄膜太阳能电池制造方法的制造工序一部分的示意剖视图；图2是图解实施例薄膜太阳能电池制造方法的制造工序其他部分的示意剖视图；图3是图解实施例薄膜太阳能电池制造方法的制造工序其他部分的示意剖视图；图4是图解实施例薄膜太阳能电池制造方法的制造工序其他部分的示意剖视图；图5是实施例所使用的激光划线装置一例的示意结构图；图6是图解事前取得太阳能电池基板变形信息的方法一例的工序一部分的示意立体图；图7是图解事前取得太阳能电池基板变形信息的方法一例的工序其他部分的示意放大俯视图；图8是图解事前取得太阳能电池基板变形信息的方法其他例的示意放大俯视图；图9是图解事前取得太阳能电池基板变形信息的方法另一其他例的示意放大俯视图；图10是实施例所使用的激光划线装置其他例的示意结构图；
图11是实施例所使用的激光划线装置另一其他例的示意结构图；图12是图解实施例薄膜太阳能电池制造方法的制造工序其他部分的示意剖视图；图13是图解实施例薄膜太阳能电池制造方法的制造工序其他部分的示意剖视图；图14是图解实施例所制造的薄膜太阳能电池中第一分离槽、第二分离槽和第三分离槽关系一例的示意放大俯视图；图15是表示实施例中由红外线热成像仪测定的太阳能电池基板表面温度分布的照片；图16是使用光学显微镜把实施例的薄膜太阳能电池从基板一侧摄影的照片；图17是使用光学显微镜把比较例的薄膜太阳能电池从基板一侧摄影的照片；图18是把玻璃基板从160°C开始放置30分钟进行自然冷却时，表示测定位置f 5各自的基板温度rc)与放置时间(分钟)的关系的图；图19是表示玻璃基板表面的测定位置I飞的位置的示意俯视图；图20是热膨胀的玻璃基板的示意俯视图。
具体实施例方式以下，作为本发明光电转换装置的制造方法一例而说明实施例的薄膜太阳能电池的制造方法。本发明的附图中相同的参照符号则表示相同的部分或相当的部分。首先如图I的示意剖视图所示，在基板I上形成透明导电膜2。作为透明导电膜2的形成方法，例如能够使用现有公知的热CVD法、溅射法、蒸镀法或离子镀法等。在此，作为基板I例如能够使用玻璃基板、包含聚酰亚胺树脂等透明树脂的树脂基板、或者把这些基板层合多个而成的基板等使光能够透射的透光性基板。作为透明导电膜2例如能够使用SnO2 (氧化锡)膜、ITO (indium Tin Oxide)膜或ZnO (氧化锌)膜的单层或把它们重叠多个的多层等使光能够透射并具有导电性的膜。在把透明导电膜2由多层构成的情况下，也可以把所有的层由相同的材料形成，也可以至少一层是由与其他不同的材料形成。接着，如图2的示意剖视图所示，形成分离透明导电膜2的直线状第一分离槽31。第一分离槽31例如能够通过激光划线法等形成。利用激光划线法形成第一分离槽31例如可如下进行从基板I 一侧向透明导电膜2的一部分照射激光，使激光照射的位置沿透明导电膜2的表面移动，使激光照射区域的透明导电膜2部分蒸发。作为利用激光划线法来形成第一分离槽31所使用的激光，例如能够使用YAG激光的基波或YVO4激光的基波等。
接着，如图3的示意剖视图所示，通过在形成有第一分离槽31的透明导电膜2上形成光电转换层3而形成太阳能电池基板12。作为形成光电转换层3的方法，例如能够使用等离子CVD法等。在此，作为光电转换层3，例如能够使用通过等离子CVD法把p型半导体层、i型半导体层和n型半导体层从基板I一侧按照该顺序层合的层合结构体等。作为p型半导体层例如能够使用p型非晶硅层、P型微晶硅层、P型非晶炭化硅层或P型非晶氮化硅层等P型层的单层或把它们重叠多个的多层等。在把P型半导体层由多层构成的情况下，也可以把所有的层由相同的半导体材料形成，也可以至少一层是由与其他不同的半导体材料形成。作为向P型半导体层掺杂的P型杂质，例如能够使用硼等。作为i型半导体层例如能够使用i型非晶硅层、i型微晶硅层、i型非晶炭化硅层或i型非晶氮化硅层等i型层的单层或把它们重叠多个的多层等。i型半导体层是不掺杂P型杂质和n型杂质任一种的非掺杂层。在把i型半导体层由多层构成的情况下，也可以把 所有的层由相同的半导体材料形成，也可以至少一层是由与其他不同的半导体材料形成。作为n型半导体层例如能够使用n型非晶硅层、n型微晶硅层、n型非晶炭化硅层或n型非晶氮化硅层等n型层的单层或把它们重叠多个的多层等。在把n型半导体层由多层构成的情况下，也可以把所有的层由相同的半导体材料形成，也可以至少一层是由与其他不同的半导体材料形成。作为向n型半导体层掺杂的n型杂质，例如能够使用磷等。作为光电转换层3例如也可以把两个以上p-i-n层重叠而作为串列结构。作为该串列结构，例如能够举出把P型非晶硅层、i型非晶硅层和n型非晶硅层从基板I 一侧按照该顺序层合的p-i-n层和把p型微晶娃层、i型微晶娃层和n型微晶娃层从基板I 一侧按照该顺序层合的P-i-n层进行组合的结构等。本说明书中，“非晶硅”包含“氢化非晶硅”的概念，“微晶硅”包含“氢化微晶硅”的概念。接着，如图4的示意剖视图所示，形成把太阳能电池基板12的光电转换层3分离的直线状第二分离槽32。在此，第二分离槽32是通过以下所例示的激光划线法的加工来形成。图5表示本实施例所使用的激光划线装置一例的示意结构。该激光划线装置具备光束振荡部即激光振荡器11、加工部即光学单元13、工作台14、基板位置固定单元15、基板平面度维持部件(未图示)、驱动部即驱动单元16a、16b、台座23、温度测定单元18、温度信息记录单元19、控制部即控制单元17。激光振汤器11能够振汤激光22，该激光22具有能够使太阳能电池基板12的光电转换层3蒸发的能量。作为这样的激光22例如能够举出YAG激光的第二高次谐波或YVO4激光的第二高次谐波等。光学单元13是空间传送方式的光学系统，其包括有反射镜20，其通过反射而能够改变从激光振荡器11振荡发出的激光22的行进方向；透镜21，其能够把被反射镜20反射的激光22聚光并向太阳能电池基板12照射。作为光学单元13只要是能够把从激光振荡器11振荡发出的激光22向太阳能电池基板12引导的光学系统，就没有特别的限定，例如除了空间传送方式的光学系统以外，也可以是使用光纤的光纤传送方式的光学系统。作为工作台14，能够使用具有能够在其表面上设置太阳能电池基板12的结构(例如能够保持太阳能电池基板12周边部的支承部件)。作为基板位置固定单元15能够使用这样的机构分别被安装在工作台14的四个侧面，通过按压太阳能电池基板12的侧面而使太阳能电池基板12对于工作台14的相对位置不变化。但基板位置固定单元15并不限定于该机构，只要是能够把太阳能电池基板12固定在工作台14上的机构便可。基板平面度维持部件(未图示)被设置在工作台14的内部，前端部由树脂构成，是通过把太阳能电池基板12由多个点支承来维持太阳能电池基板12表面平面度的部件。作为基板平面度维持部件(未图示)例如能够使用支承销和滚珠轴承等。代替基板平面度维持部件(未图示)也可以设置具有自动调焦功能来应对太阳能 电池基板12挠曲的机构。作为驱动单元16a能够使用这样的机构把台座23表面的长度方向作为x轴、把与台座23表面的长度方向正交的方向作为y轴时，使工作台14在台座23表面的X轴方向自由移动，作为驱动单元16b能够使用使工作台14在台座23表面的y轴方向自由移动的机构。但驱动单元16a、16b并不限定于该结构，只要是能够使保持太阳能电池基板12的工作台14在台座23的表面上进行二维的移动便可。作为台座23能够使用具有能够使工作台14进行二维移动的表面的平板。温度测定单元18位于太阳能电池基板12的上方，能够取得太阳能电池基板12的温度信息。作为温度测定单元18只要是能够取得太阳能电池基板12的温度信息就没有特别的限定，例如能够使用能够取得太阳能电池基板12表面整体温度分布信息的非接触式红外线热成像仪，或者能够以点来测定太阳能电池基板12表面温度的非接触式红外放射温度计或接触式的热电偶等。温度信息记录单元19分别与温度测定单元18和控制单元17连接。该温度信息记录单元19能够接收从温度测定单元18发送来的太阳能电池基板12的温度信息并记录在其内部，并把该记录的温度信息向控制单元17发送。控制单元17分别与激光振荡器11、驱动单元16a、驱动单元16b和温度信息记录单元19连接。在控制单元17的内部存储有事前取得的太阳能电池基板12的变形信息。控制单元17根据从温度信息记录单元19发送来的太阳能电池基板12的温度信息和内部存储的太阳能电池基板12的变形信息，来决定从激光振荡器11振荡发出的激光22向太阳能电池基板12照射的位置，为了使激光22向该决定的照射位置照射，能够分别控制从激光振荡器11振荡发出的激光22的照射时刻和由驱动单元16a、16b进行的工作台14的移动。太阳能电池基板12的变形信息是太阳能电池基板12表面至少一个位置的对于温度变形量的信息，在由激光划线法进行的太阳能电池基板12加工前事前取得。太阳能电池基板12的变形信息例如能够如下(a) Cd)那样地事前取得。(a)在制作与成为被加工物的太阳能电池基板12同样的样品时，在形成第一分离槽31后而形成光电转换层3前，预先确定室温下基板I表面的至少一个规定位置(优选是包含基板I表面的中心和两端的三点)。在此，规定位置是依据从基准位置(例如基板I的侧面等)离开的距离来确定，该基准位置是即使被加工物温度变化位置也不变动的位置。(b)接着，通过在形成有第一分离槽31的透明导电膜2的表面上形成光电转换层3，制作与成为被加工物的太阳能电池基板12同样的样品。(C)接着，例如如图6的示意立体图所示，测定刚刚形成光电转换层3后的样品12a表面的温度分布。(d)接着,例如如图7的示意放大俯视图所示,被上述(a)所确定的规定位置即A点飞点，由于形成光电转换层3所产生的变形而分别向A'点飞'点的位置移动。与上述(a)同样地，测定从基准位置到A'点飞'点的各自的距离。且计算从基准位置到A'点飞'点的各自的距离与从被上述(a)所确定的基准位置到A点飞点的各自的距离的差的绝对值。由此，能够取得被上述(a)所确定的规定位置即A点飞点各自点的温度与变形量WA、WB、WC、WD、WE之间关系的信息。图7中，参照符号42相当于是后述激光22照射位置的轨道，通过A'点飞'点的曲线相当于是该轨道42宽度的中心线即加工中心线42a。且第一分离槽31宽度的中心线相当于是第一分离槽31的加工中心线31a。上述中，A点飞点分别与以下的点相当。A点在利用激光划线法加工后并冷却到室温后，与形成在理想位置的直线状第二分离槽32的宽度方向中心线相当的加工中心线32a的一个端部附近的点。 B点在利用激光划线法加工后并冷却到室温后，形成在理想位置的直线状第二分离槽32的加工中心线32a的中点。C点在利用激光划线法加工后并冷却到室温后，形成在理想位置的直线状第二分离槽32加工中心线32a的与A点相反侧端部附近的点。D点在利用激光划线法加工后并冷却到室温后，形成在理想位置的直线状第二分离槽32加工中心线32a的连结A点与B点的线段AB的中点。E点在利用激光划线法加工后并冷却到室温后，形成在理想位置的直线状第二分离槽32加工中心线32a的连结B点与C点的线段BC的中点。例如如图8或图9所示,对于上述A点点以外的点也能够计算变形量。在此，作为A点点以外的点的变形量计算方法,说明关于F点(连结A点与D点的线段AD的中点)、G点(连结D点与B点的线段DB的中点)、H点(连结B点与E点的线段BE的中点)、1点(连结E点与C点的线段EC的中点)的变形量计算。图8是在第一分离槽31的加工中心线31a与第二分离槽32的加工中心线32a之间的间隔是50 ii m左右的情况下，图解关于相邻变形量的差(WD-WA、WB-WD, WB-WE, WE-WC)分别是20 y m以下时F点I点的变形量计算方法。首先如图8所示，描绘把分别通过A'点、D'点和B'点的直线或近似直线以及分别通过B'点、E'点和C'点的直线或近似直线分别进行连结的弯曲线。接着，测定上述弯曲线与加工中心线32a上的F点 I点的各个点的距离，分别计算F点 I点的变形量WF、WG、WH、WI。图9是在第一分离槽31的加工中心线31a与第二分离槽32的加工中心线32a之间的间隔是50 ii m左右的情况下，图解关于相邻变形量的差(WD-WA、WB-WD, WB-WE, WE-WC)的至少一个是超过20 ii m时F点"I点的变形量计算方法。首先如图9所示，描绘分别通过A'点飞'点的曲线或近似曲线。接着，测定上述曲线或近似曲线与加工中心线32a上的F点I点的各个点的距离，分别计算F点 I点的变形量WF、WG、WH、WI。如上所述，通过一边使样品12a表面的温度分布变化，一边计算样品12a表面规定位置的变形量，则能够取得关于太阳能电池基板12表面规定位置的相对温度的变形量的信息即变形信息。如上所述，在利用激光划线法加工后并冷却到室温后，从形成在理想位置的直线状第二分离槽32加工中心线32a上的多个点取得了太阳能电池基板12的变形信息，与上述同样地，从代表性的一个点(优选形成光电转换层3后成为最高温的点)也能够取得太阳能电池基板12表面多个点的变形信息。这是由于利用相同的制造工序来批量生产相同结构的薄膜太阳能电池的情况下，太阳能电池基板12的温度分布表现出几乎相同倾向的缘故。 优选的是，对于形成透明导电膜2后而形成第一分离槽31前的基板I和形成后述背面电极层后而形成第三分离槽前的太阳能电池基板12，也分别与上述同样地事前取得变
形信息。以下说明使用图5所示的激光划线装置，利用太阳能电池基板12的激光划线法来对太阳能电池基板12进行加工，而形成第二分离槽32的方法的一例。首先如图5所示，把被加工物即太阳能电池基板12设置在工作台14上，然后利用基板位置固定单元15把太阳能电池基板12固定在工作台14上。接着，由温度测定单元18取得太阳能电池基板12表面的温度信息，并把取得的太阳能电池基板12表面的温度信息向温度信息记录单元19发送，被温度信息记录单元19记录。接着，把被温度信息记录单元19记录的温度信息从温度信息记录单元19向控制单元17发送。控制单元17根据从温度信息记录单元19发送来的温度信息和事前取得的内部存储在控制单元17的太阳能电池基板12的变形信息，来决定激光22的照射位置，以在冷却到室温后的太阳能电池基板12形成直线状的第二分离槽32。且激光22的照射位置也可以还考虑第二分离槽32的间距来决定。接着，控制单元17控制激光振荡器11和驱动单元16a、16b，一边利用驱动单元16a、16b使工作台14向台座23的x轴方向和/或y轴方向进行平面移动，一边由激光振荡器11照射激光22，沿如上述决定的激光22照射位置的轨道来照射激光22。在此，激光22的照射例如能够把加工基准(优选位于第一分离槽31宽度方向的基板I的侧面)作为基准来进行。在此，激光22在从激光振荡器11振荡后是沿光学单元13行进，在被光学单元13内部的反射镜20反射并被透镜21聚光后，从太阳能电池基板12的基板I 一侧射入。从太阳能电池基板12的基板I 一侧射入的激光22通过基板I和透明导电膜2而向光电转换层3照射，被激光22照射的部分的光电转换层3蒸发而被除去，形成第二分离槽32。激光22照射位置的轨道的确定是假定从激光划线法加工前的太阳能电池基板12的温度分布状态变化成为冷却到室温后的状态之后会产生怎样的变形来进行的。因此，在刚进行完激光划线法的加工后，第二分离槽32的形状是依据上述决定的轨道的形状，但在上述加工后而太阳能电池基板12冷却到室温后，由于太阳能电池基板12产生的变形被消除，所以第二分离槽32的形状成为直线状而形成直线状的第二分离槽32。然后，解除基板位置固定单元15的固定，从工作台14把形成第二分离槽32后的太阳能电池基板12取出，由激光划线法进行的太阳能电池基板12的加工完成。图10表示本实施例所使用的激光划线装置其他例的示意结构。该激光划线装置把被加工物即太阳能电池基板12由运送部即传送带51来运送，特点是在向激光照射装置10的内部运送入前由红外线热成像仪52把太阳能电池基板12表面整体的温度分布作为温度息来取得。图10所示的激光划线装置中，由于在激光照射装置10进行太阳能电池基板12的加工时由红外线热成像仪52预先取得其他太阳能电池基板12的温度信息，所以能够进行太阳能电池基板12的连续加工。作为激光照射装置10例如能够使用把图5所示的激光划线装置的温度测定单元18和温度信息记录单元19从装置内部拆卸下来的等。图11表示本实施例所使用的激光划线装置又其他例的示意结构。该激光划线装置的特点是，作为向激光照射装置10的内部运送入前的温度测定装置是使用红外放射温度计53，其能够把太阳能电池基板12表面的温度按照点来测定。图11所示的激光划线装置中，由于红外放射温度计53能够比图10所示的激光划 线装置的红外线热成像仪52更低的成本来设置，所以能够谋求降低装置成本。且这时，红外放射温度计53不仅取得太阳能电池基板12中心的温度信息，而且至少还取得太阳能电池基板12的端部的温度信息，优选监视太阳能电池基板12中心与端部的温度差。由此，由于能够确认各太阳能电池基板12的温度分布是否被控制在通常太阳能电池基板12温度分布的范围内，所以能够提高激光划线法进行的太阳能电池基板12的加工精度。如图10和图11所示，在太阳能电池基板12的温度信息取得方法是在利用激光照射装置10外部的太阳能电池基板12放射的红外线频谱检测进行的情况下，为了避免荧光灯等对温度信息的影响，优选设置把传送带51的周围包围的部件，以防止有光向太阳能电池基板12射入。如图10和图11所示，太阳能电池基板12的温度信息取得方法在利用激光照射装置10外部的太阳能电池基板12放射的红外线频谱检测进行时的测定温度误差，优选是在实际温度±2°c的范围内，更优选是在实际温度土rc的范围内，理想的是在实际温度±0. 5°C的范围内。太阳能电池基板12温度信息的取得优选是在把太阳能电池基板12将要向激光照射装置10内部送入前。如上所述，在形成了分离光电转换层3的第二分离槽32后，如图12的示意剖视图所示，把形成有第二分离槽32的光电转换层3覆盖而形成背面电极层4。作为形成背面电极层4的方法，例如能够使用现有公知的溅射法、蒸镀法或离子镀法等。在此，作为背面电极层4而例如能够使用Ag (银)层、Al (铝)或这些层的层合体等具有导电性的层。按照提高薄膜太阳能电池转换效率的观点，优选背面电极层4在光电转换层3侧的表面具有例如SnO2膜、ITO膜、ZnO膜或者向这些膜添加了微量杂质的膜的单层或把它们重叠多个的多层等能够透射光的膜，且是具有导电性的透明导电膜。在透明导电膜是由多层构成的情况下，也可以把所有的层由相同的材料形成，也可以至少一层是由与其他不同的材料形成。背面电极层4的厚度例如能够设定成是150n m以上400n m以下的厚度。然后如图13的示意剖视图所示，通过形成分离光电转换层3和背面电极层4的直线状第三分离槽33来制造薄膜太阳能电池。在本实施例制造的薄膜太阳能电池的背面电极层4等形成取出电流用的电极。
第三分离槽33例如能够由激光划线法等形成。利用激光划线法形成第三分离槽33例如可如下进行从基板I 一侧向光电转换层3的一部分照射激光，使激光照射的位置沿光电转换层3的表面移动，使激光照射区域的光电转换层3和背面电极层4部分蒸发。作为利用激光划线法来形成第三分离槽33所使用的激光，例如能够使用YAG激光的第二高次谐波或YVO4激光的第二高次谐波等。对利用激光划线法来形成第三分离槽33来说，优选的是与上述第二分离槽32同样地形成。即把形成背面电极层4后的太阳能电池基板12作为被加工物，优选根据该被加工物加工前的温度信息和事前取得的该被加工物的变形信息来决定激光的照射位置，利用从基板I 一侧向所决定的激光照射位置照射激光的激光划线法来形成第三分离槽33。这时，由于不需要调整该被加工物的温度就能够高精度形成第三分离槽33，所以能够以高的生产效率来制造薄膜太阳能电池。
对利用激光划线法来形成第一分离槽31的情况来说，优选的是与上述第二分离槽32同样地形成。即把形成透明导电膜2后的基板I作为被加工物，优选根据该被加工物加工前的温度信息和事前取得的该被加工物的变形信息来决定激光的照射位置，利用从基板I 一侧向所决定的激光照射位置照射激光的激光划线法来形成第一分离槽31。这时，由于不需要调整该被加工物的温度就能够高精度形成第一分离槽31，所以能够以高的生产效率来制造薄膜太阳能电池。本实施例制造的薄膜太阳能电池例如如图14的示意放大俯视图所示，能够把第一分离槽31的加工中心线31a与第二分离槽32的加工中心线32a之间的间距P12和第二分离槽32的加工中心线32a与第三分离槽33的加工中心线33a之间的间距P13分别高精度地控制在例如120 ii m左右。本实施例由于不需要像现有的方法那样在调整被加工物的温度后来进行分离槽的形成，所以能够以高的生产效率来制造薄膜太阳能电池。由于本实施例激光划线法的激光照射位置的决定是假定从激光划线法加工前的被加工物表面温度分布状态变化成为冷却到室温后的状态之后会产生怎样的变形来进行的，所以能够高精度进行激光划线法的形成分离槽。因此，根据本实施例的薄膜太阳能电池的制造方法和激光划线装置，能够不调整被加工物温度地通过高精度加工来实现薄膜太阳能电池的高的生产效率。本实施例说明了从激光振荡器11仅振荡发出一个激光22的情况，但也可以分别独立地同时振荡发出多个激光而能够同时形成多个槽。本实施例说明了控制单元17根据被加工物的温度信息和被加工物的变形信息来决定激光22照射位置的情况，但只要包含被加工物的温度信息和变形信息，则也可以包含其他信息地来决定激光的照射位置。〈实施例〉首先如图I所示，作为基板I而在宽度IOOOmmX长度1400mmX厚度4mm的具有矩形表面的玻璃基板上，利用热CVD法形成作为透明导电膜而由SnO2构成的透明导电膜2的膜。接着如图2所示，把在基板I长度方向延伸的直线状第一分离槽31利用激光划线法以一定间隔地在透明导电膜2形成多个。YAG激光的基波的照射是把基板I宽度方向的一侧(以下叫做“K侧”)侧面作为加工基准而从基板I 一侧进行，使该照射部分的透明导电膜2蒸发而被除去。这时，以基板I表面的中心温度是27°C (室温)附近来进行。在此，第一分离槽31是与后述第二分离槽32同样地使用图5所示的激光划线装置，利用如下的激光划线法来形成，该激光划线法是向基于透明导电膜2成膜后的基板I的温度信息和透明导电膜2成膜后的基板I的事前取得的变形信息所决定的位置照射YAG激光的基波。具体说就是，首先，控制单元17基于由红外线热成像仪取得的透明导电膜2成膜后的基板I表面的温度分布和事前取得并内部存储的透明导电膜2成膜后的基板I的变形信息来决定YAG激光基波的照射位置轨道。接着，沿该决定的轨道并把基板I宽度方向K侧的侧面作为加工基准而从基板I 一侧照射YAG激光的基波，加工透明导电膜2而能够形成第一分离槽31。这种根据变形信息来决定激光照射位置(轨道)的方法在基板I的温度与室温有大不同的情况下，例如透明导电膜2成膜后的基板I的温度比从室温有10°C以上不同的情况时特别有效。接着，如图3所示，把形成第一分离槽31后的基板I用纯水进行超声波洗净，然 后，覆盖透明导电膜2而把光电转换层3成膜，形成由基板I、透明导电膜2和光电转换层3的层合体构成的太阳能电池基板12。在此，光电转换层3是在基板I的温度是180°C的条件下利用等离子CVD法，把由硼掺杂的氢化非晶硅层半导体(a-Si H)构成的p层、由非掺杂的氢化非晶硅层半导体(a-Si :H)构成的i层、由磷掺杂的氢化微晶硅层半导体(u c-Si H)构成的n层、由氢化微晶娃层半导体(y c-Si H)构成的p层、由非掺杂的氢化微晶娃层半导体(U c-Si H)构成的i层、由磷掺杂的氢化微晶硅层半导体(U c-Si H)构成的n层从基板I一侧按照该顺序成膜形成。接着，如图4所示，把在基板I长度方向延伸的直线状第二分离槽32利用激光划线法在光电转换层3形成多个。在此，第二分离槽32使用图5所示的激光划线装置并且利用激光划线法来形成，该激光划线法是向基于太阳能电池基板12的温度信息和事前取得的太阳能电池基板12的变形信息所决定的位置照射激光。具体说就是，首先，把形成了上述光电转换层3后的太阳能电池基板12设置在工作台4上并用基板位置固定单元15固定，由作为温度测定单元18的红外线热成像仪来测定太阳能电池基板12表面(基板I表面)的温度分布。其结果表示在图15。如图15所示，形成了上述光电转换层3后的太阳能电池基板12表面的温度被确认为是从太阳能电池基板12表面中心的温度50°C (最高温度)随着向周边附近前进而逐渐降低。接着，图5所示的激光划线装置的控制单元17根据上述红外线热成像仪取得的太阳能电池基板12表面的温度分布和事前取得并内部存储的太阳能电池基板12的变形信息，来决定作为激光22的YVO4激光的第二高次谐波的照射位置轨道。接着，为了沿上述决定的YVO4激光的第二高次谐波的照射位置轨道来把YVO4激光的第二高次谐波从基板I 一侧进行照射，一边利用驱动单元16a、16b使工作台14移动，一边使YVO4激光的第二高次谐波从激光振荡器11振荡发出。由此，由于被YVO4激光的第二高次谐波照射部分的光电转换层3蒸发而形成第二分离槽32。在此，YVO4激光的第二高次谐波的照射也是把基板I宽度方向K侧的侧面作为加工基准来进行。然后，把形成了第二分离槽32后的太阳能电池基板12从图5所示的激光划线装置取出。接着，如图12所示，在形成第二分离槽32后的太阳能电池基板12的光电转换层3表面上形成背面电极层4。在此，背面电极层4是利用磁控管溅射法在基板I的温度是140°C的条件下，从光电转换层3侧把ZnO膜和Ag膜按照该顺序成膜所形成。接着，如图13所示，把在基板I长度方向延伸的直线状第三分离槽33利用激光划线法在光电转换层3形成多个，由此，形成实施例的薄膜太阳能电池，该薄膜太阳能电池具有在基板I上集成有多个单位太阳能电池单元并串联连接的结构。在此，第三分离槽33与第二分离槽32同样地使用图5所示的激光划线装置并且利用激光划线法来形成，该激光划线法是向基于背面电极层4成膜后的太阳能电池基板12的温度信息和背面电极层4成膜后的太阳能电池基板12事前取得的变形信息所决定的位置照射激光。具体说就是，首先，控制单元17根据红外线热成像仪取得的背面电极层4成膜后太阳能电池基板12表面的温度分布和事前取得并内部存储的背面电极层4成膜太阳能电池基板12的变形信息来决定YVO4激光的第二高次谐波的照射位置轨道。接着，沿该决定的轨道把基板I宽度方向K侧的侧面作为加工基准来把YVO4激光的第二高次谐波从基板I一侧进行照射，由于其被照射部分的光电转换层3和背面电极层4蒸发而被除去。这时，以 基板I表面的中心温度是27°C (室温)附近来进行。图16是使用光学显微镜把实施例的薄膜太阳能电池从基板I 一侧摄影的照片。如图16所示，已经被确认了的是实施例的太阳能电池中从基板I宽度方向K侧开始按照顺序地形成有第三分离槽33、第二分离槽32、第一分离槽31，它们相互不重叠，能够制造如设计那样的薄膜太阳能电池。〈比较例〉在形成第二分离槽32和第三分离槽33时，分别基于被加工物(太阳能电池基板12和背面电极层4成膜后的太阳能电池基板12)的温度信息和被加工物的变形信息，在不决定控制单元17的激光照射位置的轨道并且不校正激光照射位置的轨道之外，与实施例同样地制造比较例的薄膜太阳能电池。图17是使用显微镜把比较例的薄膜太阳能电池从基板I 一侧摄影的照片。如图17所示，比较例的太阳能电池中第二分离槽32与第三分离槽33重叠，且第三分离槽33形成得不充分，所以确认在相邻的单位太阳能电池单元的背面电极层4彼此之间有短路的部分。比较例在把基板I宽度方向K侧的相反侧(H侧)侧面作为加工基准照射激光来形成第二分离槽32和第三分离槽33的情况下，结果是第一分离槽31与第二分离槽32重叠。因此，优选的是，激光的照射位置要考虑基板I的宽度方向中成为加工基准的一侧和单位太阳能电池单元的集成方向来决定。本次公开的实施方式和实施例的所有点都是例示，不应该认为是限制。本发明的范围不是上述的说明而是由技术方案的范围来表示，包含有与技术方案范围均等的意思和范围内的所有改变。产业上利用的可能性本发明具有能够被光电转换装置的制造方法和光束照射加工装置利用的可能性。符号说明I基板 2透明导电膜 3光电转换层 10激光照射装置11激光振荡器 12太阳能电池基板 12a样品
13光学单元 14工作台 15基板位置固定单元16a、16b驱动单元 17控制单元 18温度测定单元19温度信息记录单元 20反射镜 21透镜 22激光23台座 31第一分离槽 31a加工中心线32第二分离槽 32a加工中心线 33第三分离槽33a加工中心线 42轨道 42a加工中心线51传送带 52红外线热成像仪 53红外放射温度计、100玻璃基板
权利要求
1.一种光电转换装置的制造方法，其特征在于，包括 取得被加工物(12)的温度信息的工序，所述被加工物包括基板(I)和在该基板(I)上形成的膜(2、3); 加工被加工物(12)的工序，在取得所述温度信息的工序后，通过向所述被加工物(12)照射光束(22)，而对所述光束(22)照射区域中的被加工物(12)进行加工， 在加工所述被加工物(12)的工序中，所述光束(22)被照射到基于信息所决定的位置，所述信息包含所述温度信息和事前取得的变形信息。
2.如权利要求I所述的光电转换装置的制造方法，其特征在于，在取得所述温度信息的工序中，取得所述被加工物(12)表面的温度分布或所述被加工物(12)表面的至少一点的温度信息。
3.如权利要求I或2所述的光电转换装置的制造方法，其特征在于，在加工所述被加工物(12)的工序中，从所述基板(I)侧照射所述光束(22)。
4.一种光束照射加工装置，其用于通过向包括基板(I)和在该基板(I)上形成的膜(2、3)的被加工物(12)照射光束(22)来加工所述被加工物(12)， 其中，所述光束照射加工装置具备 光束振荡部(11)，其用于向所述被加工物(12 )照射所述光束(22 ); 温度信息取得部(18、52、53)，其用于取得照射所述光束(22)前的所述被加工物(12)的温度信息； 驱动部(16a、16b)，其能够改变所述被加工物(12)的位置； 控制部(17)，其控制所述光束振荡部(11)和所述驱动部(16a、16b)，以能够向基于信息所决定的位置照射所述光束(22)，所述信息包含由所述温度信息取得部(18、52、53)取得的所述温度信息和内部存储的变形信息。
5.一种光束照射加工装置，其用于通过向包括基板(I)和在该基板(I)上形成的膜(2、3)的被加工物(12)照射光束(22)来加工所述被加工物(12)， 其中，所述光束照射加工装置具备 温度信息取得部(18、52、53)，其用于取得所述被加工物(12)的温度信息； 加工部(13)，其用于加工所述被加工物(12)； 运送部(51)，其把所述被加工物(12)从所述温度信息取得部(18、52、53)向所述加工部(13)运送， 所述加工部(13)具备 光束振荡部(11)，其用于向所述被加工物(12)照射所述光束(22 ); 驱动部(16a、16b)，其能够改变所述被加工物(12)的位置； 控制部(17)，其控制所述光束振荡部(11)和所述驱动部(16a、16b)，以能够向基于信息所决定的位置照射所述光束(22)，所述信息包含由所述温度信息取得部(18、52、53)取得的所述温度信息和内部存储的变形信息。
全文摘要
一种光电转换装置的制造方法，其通过向根据包含温度信息和事前取得的变形信息的信息所决定的位置照射光束(22)来进行被加工物(12)的加工。光束照射加工装置具备能够控制光束振荡器(11)和驱动部(16a、16b)的控制部(17)，以能够向基于信息所决定的位置照射光束(22)，所述信息包含由温度信息取得部(18、52、53)取得的温度信息和内部存储的变形信息。
文档编号B23K26/00GK102741008SQ20118000823
公开日2012年10月17日 申请日期2011年2月2日 优先权日2010年2月3日
发明者七条洋一, 岛田香志, 立花伸介 申请人:夏普株式会社