激光加工方法、激光加工装置、以及太阳能电池的制造方法与流程

本发明涉及激光加工方法、激光加工装置、以及太阳能电池的制造方法。

背景技术：

1、在现有技术中，已知对于由多层的层叠体构成的薄膜，使用激光对各层进行选择性加工。

2、专利文献1公开了在向集成型薄膜太阳能电池的电极层和半导体层形成分割槽时使用激光进行加工。

3、现有技术文献

4、专利文献

5、专利文献1：日本特开2001-15786号公报。

6、发明要解决的问题

7、在对薄膜太阳能电池等器件进行激光加工时，要求对薄膜的表面进行从竖直方向倾斜少且锥度小的加工。存在通过锥度小的加工能够提高薄膜太阳能电池的转换效率等器件特性的情况。

8、另一方面，在对多层的薄膜层叠体进行选择性激光加工时，需要抑制对非加工对象层造成的损伤，存在无法使束斑的每单位面积的激光输出足够大的情况。在这种情况下，很难实现锥度足够小的激光。

技术实现思路

1、本发明的目的在于，在对这种层叠体进行选择性激光加工时实现锥度小的激光加工。

2、用于解决问题的方案

3、以下，对作为用于解决问题的方案的多个方式进行说明。这些方式能够根据需要而任意地组合。

4、本发明的第一方式的激光加工方法对于具有第一层和所述第一层上的第二层的层叠体选择性地加工所述第二层。激光加工方法包括以下步骤。

5、(a)向所述第二层照射具有第一聚光直径的第一激光，在所述第二层形成第一槽的步骤；

6、(b)向所述第一槽的内部的、所述第一槽的中央的两侧分别照射具有比第一聚光直径小的第二聚光直径的第二激光，在所述第二层形成第二槽的步骤；以及

7、(c)向所述第二槽的内部照射具有比所述第二聚光直径大的第三聚光直径的第三激光，在所述第二层形成第三槽的步骤。

8、另外，这里，第二槽是指由第一激光和第二激光形成的槽，而不是指仅由第二激光形成的槽。同样地，第三槽是指由第一激光、第二激光和第三激光形成的槽，而不是指仅由第三激光形成的槽。

9、在上述激光加工方法中，通过在步骤(a)中，使用具有较大的第一聚光直径的第一激光进行槽的形成，然后在步骤(b)中，在第一槽的中央的两侧，使用具有比第一聚光直径小的第二聚光直径的第二激光进一步进行槽的形成，由此能够进行锥度小的槽的形成。

10、此外，进一步在步骤(c)中，通过使用具有比第二聚光直径大的第三聚光直径的第三激光进行槽加工，能够调整槽的形状。

11、在上述步骤(a)、(b)中，第一聚光直径可以设为第二聚光直径的2倍以上。

12、通过与第一聚光直径相比使第二聚光直径的大小足够小，能够使槽的形状成为希望的形状。

13、在上述步骤(a)、(b)中，第一激光的激光输出可以设为比多个所述第二激光的激光输出的合计大2倍以上。

14、通过与第一激光的激光输出相比使第二激光的激光输出的大小足够小，能够使槽的形状成为希望的形状。

15、在步骤(c)中，第三槽的宽度为5μm以上且200μm以下，优选为10μm以上且50μm以下。

16、通过使第三槽的宽度为5μm以上且200μm以下，优选为10μm以上且50μm以下，能够实现锥度宽度小的层叠体的选择性加工。

17、第二层可以是选自金属、金属氧化物、硅、碳化硅、氮化镓、磷化铟之中的一种材料或组合。

18、通过由金属、金属氧化物、半导体构成第二层，容易进行锥度宽度小的层叠体的选择性加工。

19、本发明的第二方式是一种太阳能电池的制造方法，该太阳能电池具有第一电极层、第二电极层、以及配置在所述第一电极层和所述第二电极层之间的光电转换层。太阳能电池的制造方法包括：

20、(1)准备层叠有所述第一电极层、所述光电转换层、所述第二电极层的层叠体的步骤；

21、(2)通过激光加工在所述层叠体形成槽的步骤。

22、上述步骤(2)还包括以下步骤。

23、(a)向所述光电转换层照射具有第一聚光直径的第一激光，在所述光电转换层形成第一槽的步骤；

24、(b)向所述第一槽的内部的、所述第一槽的中央的两侧分别照射具有比第一聚光直径小的第二聚光直径的第二激光，在所述光电转换层形成第二槽的步骤；

25、(c)向所述第二槽的内部照射具有比所述第二聚光直径大的第三聚光直径的第三激光，在所述光电转换层形成第三槽的步骤。

26、另外，在上述中采用了在光电转换层形成第一槽～第三槽，但是即使称为在光电转换层和第一电极层(或第三电极层)形成槽也是相同的。

27、本方式的太阳能电池的制造方法能够进行锥度宽度小的槽加工，因此能够制造特性优异的太阳能电池膜、即转换效率和开路电压高、发电效率高的太阳能电池膜。

28、本发明的第三方式是一种激光加工装置。激光加工装置具有：激光发生部，其产生激光；传输光学系统，其使所述激光发生部产生的激光对试样扫描并照射；试样设置部，其以能够驱动的方式配置所述试样；以及控制部，其控制所述试样设置部。试样是具有第一层和所述第一层上的第二层的层叠体。

29、控制部执行如下工序：

30、(a)向所述第二层照射具有第一聚光直径的第一激光，在所述第二层形成第一槽；

31、(b)向所述第一槽的内部的、所述第一槽的中央的两侧分别照射具有比第一聚光直径小的第二聚光直径的第二激光，在所述第二层形成第二槽；

32、(c)向所述第二槽的内部照射具有比所述第二聚光直径大的第三聚光直径的第三激光，在所述第二层形成第三槽。

33、本方式的激光加工装置能够用于具有多个层的层叠体的选择性加工，也能够用于锥度小的槽加工。

34、发明效果

35、根据本发明的激光加工方法，在对由多个层构成的层叠体的各层进行选择性激光加工时，能够实现锥度小的激光加工。

36、本发明的激光加工装置能够在对层叠体进行选择性激光加工时实现锥度小的槽加工。

37、根据本发明的太阳能电池的制造方法，能够实现太阳能电池薄膜的精度高的选择性槽加工，能够制造特性优异的太阳能电池。

技术特征：

1.一种激光加工方法，对于具有第一层和所述第一层上的第二层的层叠体，选择性地加工所述第二层，所述激光加工方法包括：

2.根据权利要求1所述的激光加工方法，其中，

3.根据权利要求1或2所述的激光加工方法，其中，

4.根据权利要求1或2所述的激光加工方法，其中，

5.根据权利要求1或2所述的激光加工方法，其中，

6.一种太阳能电池的制造方法，所述太阳能电池具有第一电极层、第二电极层、以及配置在所述第一电极层和所述第二电极层之间的光电转换层，所述太阳能电池的制造方法包括：

7.一种激光加工装置，其具有：

技术总结
本发明提供一种激光加工方法，对于具有第一层(201)和第一层(201)上的第二层(202)的层叠体(200)选择性地加工第二层(202)，该激光加工方法包括：(a)向第二层(202)照射具有第一聚光直径的第一激光，在第二层(202)形成第一槽(G1)的步骤；(b)向第一槽(G1)的内部的第一槽(G1)的中央的两侧分别照射具有比第一聚光直径小的第二聚光直径的第二激光，在第二层(202)形成第二槽(G2)的步骤；以及(c)向第二槽(G2)的内部照射具有比第二聚光直径大的第三聚光直径的第三激光，在第二层(202)形成第三槽(G3)的步骤。本发明在层叠体的选择性加工中能够实现锥度小的激光加工。

技术研发人员：佐川雅彦,池田刚史,宫崎宇航
受保护的技术使用者：三星钻石工业株式会社
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12