JP2011056514A - Method of manufacturing photoelectric conversion element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は光電変換素子の製造方法に関し、さらに詳細には、レーザー光線によって基板上の透明導電膜を含む膜に溝を形成するスクライブ工程を有する光電変換素子の製造方法に関する。本発明は、太陽電池等の光電変換素子の製造に有用なものである。 The present invention relates to a method for manufacturing a photoelectric conversion element, and more particularly to a method for manufacturing a photoelectric conversion element having a scribing step of forming a groove in a film including a transparent conductive film on a substrate with a laser beam. The present invention is useful for the manufacture of photoelectric conversion elements such as solar cells.
太陽光発電に代表されるクリーンエネルギー市場は世界的規模で拡大し、特に太陽電池市場は年々拡大している。それに伴い、より発電効率の高い太陽電池が求められている。太陽電池は、光エネルギーを直接電力に変換できる電力機器であり、光電変換素子が用いられる。光電変換素子は、光エネルギーを半導体のPN接合部で吸収することで電子が発生する「光起電力効果」を利用した半導体素子であり、電圧を加えると光を放出する発光ダイオード(LED)とは逆の仕組みである。
光電変換素子は「太陽電池パネル」と呼ばれるように薄板状であり、薄い透明のガラス基板と、薄い層状の半導体素子とが一体化されたものである。一般的な太陽電池パネルの構造を簡単に説明すると、ガラス基板上に、透明電極層(透明導電膜)、P型半導体層、I型半導体層、N型半導体層、裏面電極層の順で積層されており、ガラス基板から入射した太陽光は、透明導電膜を通過して、I型半導体層で吸収され、電子が発生する。
The clean energy market represented by photovoltaic power generation is expanding on a global scale, and in particular, the solar cell market is expanding year by year. Accordingly, a solar cell with higher power generation efficiency is demanded. A solar cell is a power device that can directly convert light energy into electric power, and a photoelectric conversion element is used. A photoelectric conversion element is a semiconductor element that utilizes the “photovoltaic effect” in which electrons are generated by absorbing light energy at a PN junction of a semiconductor, and a light emitting diode (LED) that emits light when a voltage is applied. Is the reverse mechanism.
The photoelectric conversion element has a thin plate shape called a “solar cell panel”, and is formed by integrating a thin transparent glass substrate and a thin layered semiconductor element. Briefly explaining the structure of a general solar cell panel, a transparent electrode layer (transparent conductive film), a P-type semiconductor layer, an I-type semiconductor layer, an N-type semiconductor layer, and a back electrode layer are laminated on a glass substrate in this order. The sunlight incident from the glass substrate passes through the transparent conductive film, is absorbed by the I-type semiconductor layer, and generates electrons.
光電変換素子の構造の一例を図5に示す。図5に示す光電変換素子10は、ガラス基板11の裏面上に、透明導電膜12、アモルファスシリコン層53、結晶質シリコン層54、裏面電極層55が順に積層されてなるものである。ここで、図5では光電変換素子10を天地逆に描いており、下側が光電変換素子10の表面、上側が光電変換素子10の裏面である。
透明導電膜12は、酸化亜鉛系の透明導電膜であって、光の反射を低減させ内部発電を増加させるための層であり、透明導電膜12の裏面側には、テクスチャ57が形成されている。テクスチャ57は、微細な凹凸であり、ピラミッド状を成す。
アモルファスシリコン層53は、「トップセル」と呼ばれ、波長の短い太陽光を吸収するための層であり、p層60(P型半導体)、i層61(活性層)、n層62(N型半導体)の順で積層される。
結晶質シリコン層54は、「ボトムセル」と呼ばれ、波長の長い太陽光を吸収するための層であり、p層65(P型半導体)、i層66(活性層)、n層67(N型半導体)の順で積層される。
裏面電極層55は、太陽光を反射させるための層であり、ZnO層70(酸化亜鉛層)、Ag層71(銀層)の順で積層される。
An example of the structure of the photoelectric conversion element is shown in FIG. In the photoelectric conversion element 10 shown in FIG. 5, a transparent conductive film 12, an amorphous silicon layer 53, a crystalline silicon layer 54, and a back electrode layer 55 are sequentially laminated on the back surface of a glass substrate 11. Here, in FIG. 5, the photoelectric conversion element 10 is depicted upside down, the lower side being the surface of the photoelectric conversion element 10, and the upper side being the back surface of the photoelectric conversion element 10.
The transparent conductive film 12 is a zinc oxide-based transparent conductive film, and is a layer for reducing light reflection and increasing internal power generation. A texture 57 is formed on the back surface side of the transparent conductive film 12. Yes. The texture 57 is fine unevenness and forms a pyramid shape.
The amorphous silicon layer 53 is called a “top cell” and is a layer for absorbing sunlight having a short wavelength, and includes a p layer 60 (P-type semiconductor), an i layer 61 (active layer), and an n layer 62 (N Are stacked in the order of type semiconductor).
The crystalline silicon layer 54 is called a “bottom cell” and is a layer for absorbing sunlight having a long wavelength, and includes a p layer 65 (P-type semiconductor), an i layer 66 (active layer), and an n layer 67 (N Are stacked in the order of type semiconductor).
The back electrode layer 55 is a layer for reflecting sunlight, and is laminated in the order of a ZnO layer 70 (zinc oxide layer) and an Ag layer 71 (silver layer).
ところで、光電変換素子の製造工程において、「スクライブ」と呼ばれる溝を透明導電膜に形成するスクライブ工程がある。簡単に説明すると、透明導電膜の除去したい箇所や電気的に絶縁したい箇所同士の間に、気体中に伝播させるレーザー光線(以下、ドライレーザーと称す)を照射する。すると、ドライレーザーは透明導電膜で吸収され、瞬時に熱エネルギーとなって、照射された箇所の透明導電膜を昇華させ、透明導電膜に溝が形成される。そして、ドライレーザーの照射点の連続が「スクライブ」となる。
ちなみに、ドライレーザーの出力エネルギーは、レーザー発振器等で調整する。また、ドライレーザーの焦点は、レーザー発振焦点レンズ(光学レンズ)とガラス基板面との距離(Z方向距離)の調整により合わせる。
特許文献1には、ドライレーザーを用いた太陽電池の透明導電膜の加工方法が開示されている。
また、特許文献2には、液体ジェット中に入射されるレーザー光線を用いてシリコンウェハを複数のチップに切断する加工方法が開示されている。
By the way, in the manufacturing process of the photoelectric conversion element, there is a scribing process for forming a groove called “scribe” in the transparent conductive film. Briefly, a laser beam (hereinafter referred to as a dry laser) that propagates in a gas is irradiated between a portion where the transparent conductive film is desired to be removed or a portion where electrical insulation is desired. Then, the dry laser is absorbed by the transparent conductive film and instantaneously becomes thermal energy to sublimate the transparent conductive film at the irradiated location, thereby forming a groove in the transparent conductive film. A series of dry laser irradiation points is “scribe”.
Incidentally, the output energy of the dry laser is adjusted by a laser oscillator or the like. The focus of the dry laser is adjusted by adjusting the distance (Z direction distance) between the laser oscillation focus lens (optical lens) and the glass substrate surface.
Patent Document 1 discloses a method for processing a transparent conductive film of a solar cell using a dry laser.
Further, Patent Document 2 discloses a processing method for cutting a silicon wafer into a plurality of chips using a laser beam incident on a liquid jet.
特許文献1に開示された透明導電膜の加工方法では、ドライレーザーの出力調整が容易ではない。例えば、ドライレーザーの出力が低すぎると、透明導電膜の除去が不十分となる「膜残り」が生じ、スクライブの絶縁性を確保することが困難となる。また、ドライレーザーの出力が高すぎると、スクライブを形成する箇所の周囲にまで熱エネルギーが印加され、酸化亜鉛等からなる透明導電膜ではスクライブのエッジ部分等が熱融解する「熱損傷」が発生するおそれがある。特に酸化亜鉛系の透明導電膜を用いた場合は、酸化亜鉛は耐熱性が悪いため、レーザー光線印加による吸収発熱によりエッジ部分が加熱融解するため「熱損傷」が大きくなるという課題がある。また、「膜残り」が生じず、「熱損傷」も発生しない加工可能範囲をプロセスウィンドウと呼んでいるが、酸化亜鉛系の透明導電膜は他の材料(例えば酸化スズや酸化インジウムスズ系の透明導電膜)に比べ、「熱損傷」の発生が顕著であるため、そのプロセスウィンドウが狭くなる傾向がある。さらに、ドライレーザーの出力が過剰であると「熱損傷」に加え、ガラス基板に「割れ」が生じるおそれがある。
また、ドライレーザーのZ方向距離の焦点合わせも容易ではない。これは、レーザー発振焦点レンズ(光学レンズ)とガラス基板面との焦点深度(焦点が合う許容範囲)が浅いことに起因している。例えば、大型のガラス基板では、ガラス基板自体に反りがあると、ドライレーザーの焦点に「ずれ」や「ぼけ」が生じ、粗悪な形状のスクライブが形成されることや、スクライブのエッジ部分に残渣が多く生じること等、スクライブの加工状態は悪くなる。或いは、ガラス基板を載置する加工台表面の平坦度が悪い場合も、前記と同様であり、スクライブの加工精度を一定に保つことは困難である。このため、スクライブ工程後は、スクライブ残渣を除去するための洗浄工程が必須である。
なお、特許文献2には、光電変換素子の製造に関する記載はない。
In the transparent conductive film processing method disclosed in Patent Document 1, it is not easy to adjust the output of the dry laser. For example, when the output of the dry laser is too low, a “film residue” is generated in which the removal of the transparent conductive film becomes insufficient, and it becomes difficult to ensure the scribe insulation. Also, if the output of the dry laser is too high, thermal energy is applied to the periphery of the scribe formation area, and in the transparent conductive film made of zinc oxide, etc., "thermal damage" occurs, in which the scribe edges are melted. There is a risk. In particular, when a zinc oxide-based transparent conductive film is used, since zinc oxide has poor heat resistance, the edge portion is heated and melted by absorption heat generated by application of a laser beam, so that there is a problem that “thermal damage” becomes large. In addition, the processable area where “film residue” does not occur and “thermal damage” does not occur is called a process window. However, a zinc oxide-based transparent conductive film is made of another material (for example, tin oxide or indium tin oxide-based). Since the occurrence of “thermal damage” is more significant than that of the transparent conductive film), the process window tends to be narrowed. Furthermore, if the output of the dry laser is excessive, there is a risk of “cracking” in the glass substrate in addition to “thermal damage”.
Further, it is not easy to focus the distance of the dry laser in the Z direction. This is because the depth of focus (allowable range of focus) between the laser oscillation focus lens (optical lens) and the glass substrate surface is shallow. For example, in a large glass substrate, if the glass substrate itself is warped, the focus of the dry laser will be “deviation” or “blurred”, resulting in poorly shaped scribes or residue on the scribe edges. The processing state of scribes becomes worse, such as the occurrence of a large amount. Or when the flatness of the processing-table surface which mounts a glass substrate is bad, it is the same as the above, and it is difficult to keep the processing precision of a scribe constant. For this reason, after the scribe process, a cleaning process for removing the scribe residue is essential.
In Patent Document 2, there is no description regarding the manufacture of a photoelectric conversion element.
上記した現状に鑑み、本発明は、レーザー光線による透明導電膜の熱損傷やガラス基板の割れを抑制し、レーザー光線の焦点合わせが容易となる光電変換素子の製造方法の提供を目的とする。 In view of the above-described present situation, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a photoelectric conversion element that suppresses thermal damage of a transparent conductive film and breakage of a glass substrate due to a laser beam and facilitates focusing of the laser beam.
上記課題を解決するための請求項1に記載の発明は、基板上に成膜された透明導電膜を含む膜に溝を形成するスクライブ工程を有する光電変換素子の製造方法において、前記スクライブ工程は直径が100μm以下の水ジェットで誘導したレーザー光線によって行い、前記レーザー光線を膜側から基板側に向かって照射することによって溝を形成することを特徴とする光電変換素子の製造方法。 Invention of Claim 1 for solving the said subject is a manufacturing method of the photoelectric conversion element which has a scribe process which forms a groove | channel in the film | membrane containing the transparent conductive film formed into a film on the board | substrate, The said scribe process is A method for producing a photoelectric conversion element, wherein a groove is formed by irradiating a laser beam guided by a water jet having a diameter of 100 μm or less and irradiating the laser beam from a film side toward a substrate side.
本発明の光電変換素子の製造方法は、基板上に成膜された透明導電膜を含む膜に溝を形成するスクライブ工程を有するものであり、スクライブ工程を直径が100μm以下の水ジェットで誘導したレーザー光線に行い、レーザー光線を膜側から基板側に向かって照射することによって溝を形成するものである。本発明の光電変換素子の製造方法は、レーザー光線による透明導電膜の熱損傷やガラス基板の割れを防止し、レーザー光線の焦点合わせが不要となるものである。
「水ジェットで誘導したレーザー光線」は、水による冷却効果が高く、透明導電膜の熱損傷やガラス基板の割れを防止できる。
また、前記レーザー光線は、「水ジェット」を用いることにより、光学的な焦点合わせが不要であり、加工精度が高い。このため、スクライブ残渣がほとんど発生せず、且つ水ジェットにより少量の前記残渣は洗い流すことが可能である。すなわち、従来、スクライブ工程後に行われていた前記残渣の洗浄工程は、不要となりうるものである。
The method for producing a photoelectric conversion element of the present invention includes a scribing process for forming a groove in a film including a transparent conductive film formed on a substrate, and the scribing process is induced with a water jet having a diameter of 100 μm or less. The groove is formed by irradiating the laser beam to the substrate side from the film side. The method for producing a photoelectric conversion element of the present invention prevents thermal damage to the transparent conductive film and breakage of the glass substrate caused by laser light, and makes it unnecessary to focus laser light.
“Laser beam induced by water jet” has a high cooling effect by water and can prevent thermal damage of the transparent conductive film and cracking of the glass substrate.
Further, the laser beam uses a “water jet”, so that optical focusing is unnecessary and processing accuracy is high. For this reason, almost no scribe residue is generated, and a small amount of the residue can be washed away by a water jet. That is, the residue cleaning step that has been conventionally performed after the scribing step may be unnecessary.
請求項2に記載の発明は、水ジェットの径は、30〜50μmであることを特徴とする請求項1に記載の光電変換素子の製造方法である。 Invention of Claim 2 is a manufacturing method of the photoelectric conversion element of Claim 1 whose diameter of a water jet is 30-50 micrometers.
かかる構成により、より精密にスクライブ工程を行うことができる。 With this configuration, the scribe process can be performed more precisely.
請求項3に記載の発明は、水ジェットに用いる水は、酸性又はアルカリ性であることを特徴とする請求項1又は2に記載の光電変換素子の製造方法である。 Invention of Claim 3 is the manufacturing method of the photoelectric conversion element of Claim 1 or 2 characterized by the water used for a water jet being acidic or alkaline.
かかる構成により、スクライブ工程時に、水ジェットによる物理的洗浄と同時に酸又はアルカリによる化学的洗浄を行うことができる。 With this configuration, chemical cleaning with acid or alkali can be performed simultaneously with physical cleaning with a water jet during the scribing process.
レーザー光線の出力エネルギーは、前記膜上の照射点で1〜40Wであることが好ましい(請求項4)。 The output energy of the laser beam is preferably 1 to 40 W at the irradiation point on the film.
レーザー光線の波長は、YAGレーザーの基本波である1064nm、第二高調波である532nm、又は第三高調波である355nmの波長であることが好ましい(請求項5)。 The wavelength of the laser beam is preferably 1064 nm which is the fundamental wave of the YAG laser, 532 nm which is the second harmonic, or 355 nm which is the third harmonic.
本発明の光電変換素子の製造方法は、酸化亜鉛系の透明導電膜の加工に好適である(請求項6)。
ここで「酸化亜鉛系の透明導電膜」とは、酸化亜鉛を主成分とする透明導電膜であり、必要に応じてドーパント等の他の物質を含むものをいう。
The manufacturing method of the photoelectric conversion element of this invention is suitable for the process of a zinc oxide type transparent conductive film (Claim 6).
Here, the “zinc oxide-based transparent conductive film” is a transparent conductive film containing zinc oxide as a main component, and includes a substance such as a dopant as necessary.
基板は、その少なくとも一方の面に凹凸を有していても構わない(請求項7)。すなわち、太陽光の反射防止を目的として、基板に凹凸加工を施す場合があるが、この時ガラス基板上に形成される透明導電膜は、アンカー効果(凹凸面に入り込んで密着強度が増す)によって基板の凹凸と強固に密着する。このため、ドライレーザーに比べ、プロセスウィンドウが広い「水ジェットで誘導したレーザー光線」にて加工することが好ましい。 The substrate may have irregularities on at least one surface thereof (Claim 7). In other words, for the purpose of preventing the reflection of sunlight, the substrate may be subjected to uneven processing. At this time, the transparent conductive film formed on the glass substrate has an anchor effect (increased adhesion strength by entering the uneven surface). Firmly adheres to the unevenness of the substrate. For this reason, it is preferable to process with “a laser beam guided by a water jet”, which has a wider process window than a dry laser.
本発明の光電変換素子の製造方法によれば、スクライブ工程におけるレーザー光線による透明導電膜の熱損傷やガラス基板の割れを防止できる。また、レーザー光線の焦点合わせが不要となるので、加工精度が高い。さらに、スクライブ工程後の残渣の洗浄工程が不要となり、簡便である。 According to the method for producing a photoelectric conversion element of the present invention, it is possible to prevent thermal damage of the transparent conductive film and cracking of the glass substrate due to the laser beam in the scribe process. In addition, since laser beam focusing is not required, the processing accuracy is high. Furthermore, the cleaning process of the residue after the scribing process becomes unnecessary, which is convenient.
以下では、本発明の光電変換素子の製造方法の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の説明は、実施形態の理解を容易にするためのものであり、これによって、本発明が制限して理解されるべきではない。 Below, embodiment of the manufacturing method of the photoelectric conversion element of this invention is described in detail, referring drawings. In addition, the following description is for facilitating the understanding of the embodiment, and the present invention should not be understood to be limited thereby.
まず、本発明の光電変換素子の製造方法に使用可能な水ジェット誘導式レーザー装置の構成について説明する。図1に示す水ジェット誘導式レーザー装置1は、レーザー発振器2と、焦点レンズ3と、混合チャンバー4を備えている。水ジェット誘導式レーザー装置1は、例えばSYNOVA社製LCS300を用いるのが好適である。
レーザー発振器2は、レーザー光線15の出力エネルギーを調整して照射するための装置であり、YAGレーザーで構成されることが好ましい。
焦点レンズ3は、レーザー光線15を絞ることにより、レーザー光線15の出力エネルギーを高めるものである。
混合チャンバー4は、混合チャンバー4内に充填された水7と、レーザー光線15とを混合し、水ジェット誘導式レーザー20(水ジェットで誘導したレーザー光線)を発生させるための装置であり、開口5と、噴射ノズル6を備える。
開口5は、レーザー光線15を混合チャンバー4内に導入するための孔である。
噴射ノズル6は、レーザー光線15の出力エネルギーを利用して、水7を水ジェット16へと変換して噴射するためのものである。
なお、図1中の拡大図に示すように、噴射ノズル6から噴射された水ジェット16内をレーザー光線15が乱反射することで、レーザー光線15は高出力エネルギーを保ったまま水ジェット16内に閉じ込められ、水ジェット誘導式レーザー20となる。
First, the structure of the water jet induction type laser apparatus which can be used for the manufacturing method of the photoelectric conversion element of this invention is demonstrated. A water jet guided laser apparatus 1 shown in FIG. 1 includes a laser oscillator 2, a focus lens 3, and a mixing chamber 4. As the water jet induction laser device 1, for example, LCS300 manufactured by SYNOVA is preferably used.
The laser oscillator 2 is a device for adjusting and irradiating the output energy of the laser beam 15, and is preferably composed of a YAG laser.
The focusing lens 3 increases the output energy of the laser beam 15 by narrowing the laser beam 15.
The mixing chamber 4 is a device for mixing the water 7 filled in the mixing chamber 4 and the laser beam 15 to generate a water jet guided laser 20 (laser beam guided by the water jet). The injection nozzle 6 is provided.
The opening 5 is a hole for introducing the laser beam 15 into the mixing chamber 4.
The jet nozzle 6 is for converting the water 7 into the water jet 16 and jetting it using the output energy of the laser beam 15.
As shown in the enlarged view of FIG. 1, the laser beam 15 is diffusely reflected in the water jet 16 ejected from the ejection nozzle 6, so that the laser beam 15 is confined in the water jet 16 while maintaining high output energy. The water jet induction laser 20 is obtained.
本実施形態では、水ジェット誘導式レーザー装置1を用い、ガラス基板11上の透明導電膜12に対してスクライブ工程を行う。なお、ガラス基板11は、その少なくとも一方の面に、太陽光の反射を防止するための凹凸を形成してもかまわない(図示は省略)。以下、図2(a)〜(c)を参照しながら、スクライブ工程について具体的に説明する。
まず、ガラス基板11の上に、化学気相蒸着法(CVD法)等により酸化亜鉛系の透明導電膜12を成膜する。これにより、図2(a)に示すように、ガラス基板11上に透明導電膜12が積層される。
In the present embodiment, the scribing process is performed on the transparent conductive film 12 on the glass substrate 11 using the water jet induction laser device 1. The glass substrate 11 may be provided with irregularities for preventing reflection of sunlight on at least one surface thereof (not shown). Hereinafter, the scribe process will be described in detail with reference to FIGS.
First, a zinc oxide-based transparent conductive film 12 is formed on a glass substrate 11 by a chemical vapor deposition method (CVD method) or the like. Thereby, the transparent conductive film 12 is laminated on the glass substrate 11 as shown in FIG.
次に、図2(b)に示すように、水ジェット誘導式レーザー装置1で発生させた直径100μm以下の水ジェット誘導式レーザー20を、透明導電膜12側からガラス基板11側に向かって、透明導電膜12の除去したい領域Pに照射する。そうすると、領域Pが熱で昇華されて除去される。このときの水ジェット16の直径は100μm以下であればよいが、好ましくは30〜50μm、より好ましくは、30〜45μm、さらに好ましくは35〜45μmである。また、レーザー光線15の出力エネルギーは透明導電膜の厚さによって適宜選択すればよいが、透明導電膜12上の照射点において、好ましくは1〜40W、より好ましくは5〜25W、さらに好ましくは5〜10Wである。また、レーザー光線15の波長についても透明導電膜の種類によって適宜選択すればよいが、YAGレーザーの基本波である1064nm(赤外線)、第二高調波である532nm(可視光線の内の緑色の光線)、又は第三高調波である355nm(紫外線)であることが好ましい。特に酸化亜鉛系の透明導電膜は、第三高調波、基本波、第二高調波の順に光吸収特性が良く、低出力での加工性が容易となるが、商用ベースでの生産を考えた場合、第三高調波のレーザー発振器は非常に高価なものであるため、経済性、加工の容易性を総合的に考慮すると、基本波での加工がより好ましい。 Next, as shown in FIG. 2B, the water jet guided laser 20 having a diameter of 100 μm or less generated by the water jet guided laser apparatus 1 is moved from the transparent conductive film 12 side toward the glass substrate 11 side. The region P to be removed of the transparent conductive film 12 is irradiated. Then, the region P is sublimated with heat and removed. Although the diameter of the water jet 16 at this time should just be 100 micrometers or less, Preferably it is 30-50 micrometers, More preferably, it is 30-45 micrometers, More preferably, it is 35-45 micrometers. Further, the output energy of the laser beam 15 may be appropriately selected depending on the thickness of the transparent conductive film, but is preferably 1 to 40 W, more preferably 5 to 25 W, more preferably 5 to 5 at the irradiation point on the transparent conductive film 12. 10W. Further, the wavelength of the laser beam 15 may be appropriately selected depending on the type of the transparent conductive film. However, the fundamental wave of the YAG laser is 1064 nm (infrared), and the second harmonic is 532 nm (green light in visible light). Or 355 nm (ultraviolet light) which is the third harmonic. In particular, zinc oxide-based transparent conductive films have good light absorption characteristics in the order of the third harmonic, fundamental wave, and second harmonic, and workability at low output is easy, but production on a commercial basis was considered. In this case, since the third harmonic laser oscillator is very expensive, the processing with the fundamental wave is more preferable in consideration of the economy and the ease of processing.
領域Pの除去が完了すると、水ジェット誘導式レーザー装置1を停止する。この結果、図2(c)に示すように、透明導電膜12にスクライブ30(溝)が形成される。このとき、本実施形態では水ジェット誘導式レーザーを用いているので、スクライブ残渣がほとんど発生せず、且つ水ジェットにより少量の残渣は洗い流すことができる。そのため、その後の洗浄工程は不要である。 When the removal of the region P is completed, the water jet guided laser device 1 is stopped. As a result, a scribe 30 (groove) is formed in the transparent conductive film 12 as shown in FIG. At this time, since the water jet induction type laser is used in this embodiment, almost no scribe residue is generated, and a small amount of residue can be washed away by the water jet. Therefore, the subsequent cleaning process is unnecessary.
その後、スクライブされた透明導電膜12(図2(c))の上に、P型半導体層、I型半導体層、N型半導体層、裏面電極層等を順に積層することにより、光電変換素子を製造することができる。例えば、透明導電膜12の上に、アモルファスシリコン層53、結晶質シリコン層54、裏面電極層55を順に積層することにより、図5に示す光電変換素子10を製造することができる。 Thereafter, a P-type semiconductor layer, an I-type semiconductor layer, an N-type semiconductor layer, a back electrode layer, and the like are laminated in this order on the scribed transparent conductive film 12 (FIG. 2C) to thereby obtain a photoelectric conversion element. Can be manufactured. For example, the photoelectric conversion element 10 shown in FIG. 5 can be manufactured by sequentially laminating the amorphous silicon layer 53, the crystalline silicon layer 54, and the back electrode layer 55 on the transparent conductive film 12.
なお、水7として、酸性又はアルカリ性のものを使用することができる。これにより、水ジェットによる物理的洗浄と同時に酸又はアルカリによる化学的洗浄を行うことができる。酸性液の例としては、硝酸、塩酸等が挙げられる。酸性液のphとしては、1.0〜4.0、好ましくは1.5〜2.0の硝酸水溶液が用いられる。
アルカリ性液の例としては、水酸化ナトリウムや水酸化カリウム等が挙げられる。アルカリ性液のphとしては、9.0〜11.0、好ましくは9.5〜10.5の水酸化ナトリウム水溶液が用いられる。
In addition, as the water 7, an acidic or alkaline thing can be used. Thereby, chemical cleaning with acid or alkali can be performed simultaneously with physical cleaning with water jet. Examples of the acidic liquid include nitric acid and hydrochloric acid. As the pH of the acidic solution, a nitric acid aqueous solution of 1.0 to 4.0, preferably 1.5 to 2.0 is used.
Examples of the alkaline liquid include sodium hydroxide and potassium hydroxide. As the pH of the alkaline liquid, an aqueous solution of sodium hydroxide of 9.0 to 11.0, preferably 9.5 to 10.5 is used.
以上のように、本実施形態によれば、水ジェット誘導式レーザー20を用いるため、水7による冷却効果が高く、透明導電膜12の熱損傷やガラス基板11の割れを防止できる。また、水ジェット誘導式レーザー20は、水ジェット16を用いることにより、光学的な焦点合わせが不要であり、加工精度が高い。このため、スクライブ残渣がほとんど発生せず、且つ水ジェット16により少量のスクライブ残渣は洗い流すことが可能である。すなわち、従来、スクライブ工程後に行われていた前記残渣の洗浄工程は、不要となる。 As described above, according to this embodiment, since the water jet induction laser 20 is used, the cooling effect by the water 7 is high, and thermal damage of the transparent conductive film 12 and cracking of the glass substrate 11 can be prevented. Further, the water jet induction laser 20 uses the water jet 16, so that optical focusing is unnecessary and processing accuracy is high. For this reason, almost no scribe residue is generated, and a small amount of scribe residue can be washed away by the water jet 16. In other words, the residue cleaning step that has been conventionally performed after the scribing step becomes unnecessary.
本実施形態では、透明導電膜12として酸化亜鉛系のものを用いているが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の材料からなる透明導電膜を有する光電変換素子の製造にも適用することができる。酸化亜鉛以外の材料としては、酸化スズ(SnO2)、酸化インジウムスズ(ITO)等が挙げられる。 In the present embodiment, a zinc oxide-based one is used as the transparent conductive film 12, but the present invention is not limited to this, and also for manufacturing a photoelectric conversion element having a transparent conductive film made of another material. Can be applied. Examples of materials other than zinc oxide include tin oxide (SnO 2 ) and indium tin oxide (ITO).
以下に、実施例をもって本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to these examples.
〔実施例〕
ガラス基板11上に酸化亜鉛系の透明導電膜12を成膜した後、水ジェット誘導式レーザー20を透明導電膜12側からガラス基板15側に向かって照射し、スクライブ30を形成した。この時、水ジェット誘導式レーザー20を構成するレーザー光線15の出力エネルギーは透明導電膜12上の照射点で10.2W、水ジェット16の径は40μm、加工速度は1000mm/secとした。
〔Example〕
After forming a zinc oxide-based transparent conductive film 12 on the glass substrate 11, a water jet induction laser 20 was irradiated from the transparent conductive film 12 side toward the glass substrate 15 side to form a scribe 30. At this time, the output energy of the laser beam 15 constituting the water jet induction laser 20 was 10.2 W at the irradiation point on the transparent conductive film 12, the diameter of the water jet 16 was 40 μm, and the processing speed was 1000 mm / sec.
〔比較例1〕
従来のドライレーザーを用いて透明導電膜12にスクライブ30を形成した。この時、ドライレーザーの出力エネルギーは透明導電膜12上の照射点で4.5W、加工速度は1000mm/secとした。なお、ドライレーザーの焦点深度(焦点が合う許容範囲)は±0.2mmである。
[Comparative Example 1]
A scribe 30 was formed on the transparent conductive film 12 using a conventional dry laser. At this time, the output energy of the dry laser was 4.5 W at the irradiation point on the transparent conductive film 12, and the processing speed was 1000 mm / sec. The depth of focus of the dry laser (allowable range for focusing) is ± 0.2 mm.
図3に、実施例で行った透明導電膜に対するスクライブ工程の結果を示す顕微鏡写真を示す。図4に、比較例1で行った透明導電膜に対するスクライブ工程の結果を示す顕微鏡写真を示す。倍率はいずれも200倍である。図3に示すように、実施例の透明導電膜では、スクライブ30は整った形状であり、スクライブ残渣は見受けられなかった。一方、図4に示すように、比較例1の透明導電膜ではスクライブ残渣35が残っており、さらにスクライブ30のエッジ部分等が熱融解する「熱損傷」が発生していた。 In FIG. 3, the microscope picture which shows the result of the scribe process with respect to the transparent conductive film performed in the Example is shown. In FIG. 4, the microscope picture which shows the result of the scribe process with respect to the transparent conductive film performed in the comparative example 1 is shown. Both magnifications are 200 times. As shown in FIG. 3, in the transparent conductive film of the example, the scribe 30 had a well-formed shape, and no scribe residue was observed. On the other hand, as shown in FIG. 4, the scribe residue 35 remained in the transparent conductive film of Comparative Example 1, and “thermal damage” in which the edge portion of the scribe 30 and the like were melted by heat occurred.
〔比較例2〕
ドライレーザーの出力エネルギーを透明導電膜12上の照射点で5.3Wに設定し透明導電膜12に照射したところ、ガラス基板11に「割れ」が生じた。
[Comparative Example 2]
When the output energy of the dry laser was set to 5.3 W at the irradiation point on the transparent conductive film 12 and the transparent conductive film 12 was irradiated, “breaking” occurred in the glass substrate 11.
7 水
10 光電変換素子
11 ガラス基板(基板)
12 透明導電膜
13 膜
15 レーザー光線
16 水ジェット
30 スクライブ(溝)
7 Water 10 Photoelectric conversion element 11 Glass substrate (substrate)
12 Transparent conductive film 13 Film 15 Laser beam 16 Water jet 30 Scribe (groove)
Claims (7)
前記スクライブ工程は直径が100μm以下の水ジェットで誘導したレーザー光線によって行い、前記レーザー光線を膜側から基板側に向かって照射することによって溝を形成することを特徴とする光電変換素子の製造方法。 In the method of manufacturing a photoelectric conversion element having a scribe process for forming a groove in a film including a transparent conductive film formed on a substrate,
The scribing step is performed by a laser beam guided by a water jet having a diameter of 100 μm or less, and the groove is formed by irradiating the laser beam from the film side toward the substrate side.
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