JP2014027032A - 薄膜太陽電池モジュールの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】薄膜太陽電池モジュールの基板周縁部に製膜されている光電変換素子の除去において、タクトタイムの増加を抑制しつつ、必要とされる絶縁距離及び絶縁耐力を確保する。
【解決手段】第一除去工程として、光電変換素子が一面に製膜された基板１０１の縁辺から内側の所定の幅の領域において、第一の光電変換素子除去装置を基板１０１の縁辺に沿って走査させて、上記基板１０１上に製膜された光電変換素子を上記所定の幅まで除去する。さらに、当該光電変換素子が除去された領域内において、上記所定の幅よりも狭い幅で、且つ、走査経路の中心線Ｃ２を、第一の除去工程における第一の光電変換素子除去装置の走査経路の中心線Ｃ１と重畳させることなく、第二の光電変換素子除去装置を基板１０１の縁辺に沿って枠状に走査させる。
【選択図】図４

Description

本発明は、薄膜太陽電池モジュールの製造方法に関し、特に、光電変換素子が製膜された基板の縁辺の絶縁性を確保するための技術に関する。

薄膜太陽電池モジュールは、第一の電極層、薄膜光電変換層、及び第二の電極層が順次積層した光電変換素子が製膜された基板を、カバーガラスや充填材、エッジシール等で封止した構造を有する。
この薄膜太陽電池モジュールは、光電変換により起電力を発生するという太陽電池の特性上、電気的安全性を確保する必要があり、規格化された絶縁距離と絶縁耐力の条件を満たす必要がある。

絶縁距離は、モジュールの通電部（本願の場合は光電変換素子がこれに該当する）と人が接触する可能性のある金属部（太陽電池モジュールのフレーム。本願の場合はモジュール端部がこれに該当する）間に所定の距離を確保するもので、ＩＥＣ：６１７３０（太陽電池モジュール安全性適合認定）やＪＩＳ：Ｃ８９９２「太陽電池モジュールの安全適格性確認」に規定されている。
また、絶縁耐力は、モジュールの通電部（本願の場合は光電変換素子がこれに該当する）と太陽電池モジュールのフレーム（本願の場合はモジュール端部がこれに該当する）間の絶縁状態を確保するもので、ＩＥＣ：６１６４６（薄膜系モジュール型式認定）やＪＩＳ：Ｃ８９９１（地上設置の薄膜太陽電池（ＰＶ）モジュール-設計適格性確認及び形式認証のための要求事項）に規定されている。
ここで、絶縁距離の規格によると、光電変換部とモジュール端部間の絶縁距離はシステム電圧から画一的に決定できるものである。このため、絶縁距離、即ち後述する除去領域の幅は、一見モジュールの設計だけで解決可能な事項と考えられる。しかし、一方の絶縁耐力はその表面状態に大きく依存し、所定の規格を満たすためには、上記絶縁距離より大きな距離が必要となるのが一般的である。つまり、絶縁距離と絶縁耐力の双方の条件を満たすような除去領域幅の決定には、以上のようなことを考慮すると共に以下に示すような工夫が必要である。

光電変換素子はその製造工程において、基板の表面全体に製膜されるが、これら絶縁距離と絶縁耐力の条件を満たすべく、基板の周縁部の光電変換素子は除去される。
より具体的には、規格化された絶縁距離の条件を満たすためには、規格値として定められた距離以上の幅で、基板の周縁部の光電変換素子が除去しなければならない。
また、規格値以上の絶縁耐力を具備させるためには、光電変換素子を除去する部分は、光電変換素子の除去残りがない、清浄な面にしなければならない。

このような基板周縁部における光電変換素子の除去は、周辺除去、あるいはエッジデリーション（又は単に除去、デリーション）とも称され、その方法には、サンドブラストやベルトサンダーによる方法、あるいはレーザービームの照射による方法など、様々な方法がある。
特に、近年、大型化が進んでいる薄膜太陽電池には、コストパフォーマンスの点で優れる、レーザービームによる除去法が多用されており、特許文献１、２では、レーザーにより薄膜太陽電池パネルの周縁の光電変換素子を除去する技術が提案されている。

特開２０１１−６７８２３号公報 米国特許ＵＳ８０７１４２０

このようにサンドブラストやベルトサンダー、レーザー除去法などの手法を用いて基板上の光電変換素子を除去する場合、除去を行う部分からは完全に光電変換素子が除去されることが好ましいが、実際には製造工程におけるタクトタイム等の制約がるため、絶縁耐力に影響がない範囲での光電変換素子の除去残り（以下、「残滓」ということがある）は許容されている。

その一方で、何らかの影響で実際の除去条件に変動が生じた場合、除去残りが増加して絶縁耐力が低下してしまうおそれがある。例えば、レーザーによる除去は、高エネルギーのレーザービームを除去対象物に照射することによって、除去対象物を瞬時に加熱・気化することで直接的に除去、あるいは、除去対象物の下地を瞬時に加熱・気化し、その時の圧力によって下地上の除去対象物を吹き飛ばすことで間接的に除去するが、いずれによっても、レーザービームが照射されなかった部分や照射エネルギーが不足した部分には、除去対象物や下地が基板上に残滓として残ってしまう。また、基板上に製膜されている光電変換素子の膜厚が必ずしも均一ではないことや、レーザービームの照射面に汚れが付着しているなどするために残滓が発生することもある。

さらに、基板にレーザービームを照射する場合、円形形状のパルスビームとして間欠的に照射する。その際、連続するビーム同士が少しずつ重なるように位置をずらしていくことで除去を行うが、ビームが照射されなかった部分には残滓が発生する。
このようなビームが照射されなかった部分における残滓の発生は、絞り径を調整してビーム径を大きくしたりビームの周波数を上げて連続するビーム同士の重なり量を大きくする、あるいは同じ位置に重ねてレーザービームを照射したりすることである程度防ぐこともできるが、いずれの方法によってもタクトタイムが増加してしまうという問題があった。

そこで、本発明は、薄膜太陽電池モジュールの基板周縁部に製膜されている光電変換素子の除去において、タクトタイムの増加を抑制しつつ、必要とされる絶縁距離及び絶縁耐力を確保する技術を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の一の観点に係る薄膜太陽電池モジュールの製造方法は、第一の電極層、薄膜光電変換層、及び第二の電極層を順次積層してなる光電変換素子が基板上に製膜されると共に、当該基板の周縁部の絶縁性が確保された薄膜太陽電池モジュールを製造する方法であって、上記光電変換素子が一面に製膜された基板の縁辺から内側の所定の幅の領域において、第一の光電変換素子除去装置を上記基板の縁辺に沿って走査させ、当該基板上に製膜された上記光電変換素子を上記所定の幅まで除去する第一の除去工程と、上記第一の除去工程によって光電変換素子が除去された領域内において、上記所定の幅よりも狭い幅で、且つ、走査経路の中心線を、上記第一の除去工程における第一の光電変換素子除去装置の走査経路の中心線と重畳させることなく、第二の光電変換素子除去装置を上記基板の縁辺に沿って走査させ、上記第一の除去工程において除去しきれなかった光電変換素子を除去する第二の除去工程と、を行うことにより、上記光電変換素子が一面に製膜された基板の縁辺から内側の所定の幅の領域において、上記光電変換素子を枠状に除去することを特徴とする。

ここで、光電変換素子除去装置とは、基板上に製膜された光電変換素子を除去する装置であって、例えば、レーザービームを出射するレーザー加工装置、研磨材を用いるサンドブラスターやベルトサンダーなどによって実現される。
また、第一の光電変換素子除去装置及び第二の光電変換素子除去装置の走査には、例えばレーザービームによる加工の場合、レーザーヘッド等の装置自体の移動のみならず、レーザービームを反射させるガルバノミラー等のミラーの反射角を制御することが含まれる。

また、上記光電変換素子が一面に製膜された基板の縁辺から内側の所定の幅の領域を、基板の縁辺に沿って一定の長さごとに区画した複数の単位領域に分け、当該単位領域ごとに、上記第一の除去工程と、上記第二の除去工程と、を行い、上記複数の単位領域全てについて、上記第一の除去工程と上記第二の除去工程を行うことにより、上記光電変換素子が一面に製膜された基板の縁辺から内側の所定の幅の領域において、上記光電変換素子を枠状に除去するものとしてもよい。

また、上記第一の除去工程は、上記第一の光電変換素子除去装置を上記基板の縁辺に沿って上記基板の一端から他端にかけて走査させ、当該基板の一端から他端にかけて製膜された上記光電変換素子を除去すると共に、上記基板の一端から他端にかけて上記光電変換素子を除去する都度、上記基板の縁辺と直交する向きに上記第一の光電変換素子除去装置を送り、上記基板の縁辺から所定の幅まで上記光電変換素子を除去するものとしてもよい。

また、上記第二の除去工程における第二の光電変換素子除去装置は、レーザービームを出射するレーザー加工装置であり、上記光電変換素子の除去が、当該レーザービームによって行われるものとしてもよい。

また、上記第一の除去工程における第一の光電変換素子除去装置は、レーザービームを出射するレーザー加工装置であり、上記光電変換素子の除去が、当該レーザービームによって行われるものとしてもよい。

また、上記第一の除去工程における第一の光電変換素子除去装置の走査方向のレーザービームの重なり量と、上記第二の除去工程における第二の光電変換素子除去装置の走査方向のレーザービームの重なり量とが互いに異なるものとしてもよい。

また、上記第一の除去工程における第一の光電変換素子除去装置の走査方向のレーザービームの重なり量に比して、上記第二の除去工程における第二の光電変換素子除去装置の走査方向のレーザービームの重なり量が大きいものとしてもよい。

また、上記第二の除去工程において、上記第二の光電変換素子除去装置を上記基板全体に対して井桁状に走査させるものとしてもよい。

また、上記第二の除去工程では、上記第二の光電変換素子除去装置により、上記光電変換素子を、当該光電変換素子が製膜されている基板の上面部ごと除去するものとしてもよい。

また、上記第二の除去工程が施される領域の幅は少なくとも、上記第一の電極層及び第二の電極層に取り付けられ、光電変換による電流を取り出すための配線の幅以上の幅を有し、上記基板上において、上記配線は、上記第二の除去工程が施された領域に配設されるものとしてもよい。

本発明によれば、薄膜太陽電池モジュールの基板周縁部に製膜されている光電変換素子の除去において、タクトタイムの増加を最小限に抑えつつ、必要とされる絶縁距離及び絶縁耐力を確保することができる。

本発明の実施形態に係る薄膜太陽電池モジュールの製造方法により製造される薄膜太陽電池モジュールの構造を示す模式図である。 本実施形態に係る薄膜太陽電池モジュールの製造方法において、基板上に設けられた周縁除去領域を示す平面図である。 本実施形態に係る薄膜太陽電池モジュールの製造方法において、（ａ）除去工程１により設けられた周縁除去領域を示す平面図、（ｂ）除去工程２により設けられた周縁除去領域を示す平面図である。 本実施形態に係る薄膜太陽電池モジュールの製造方法において、レーザービームの走査の様子を模式的に示す部分拡大図である。 本実施形態に係る薄膜太陽電池モジュールの製造方法において、除去工程１におけるレーザービームの照射スポットを示す模式図である。 本実施形態に係る薄膜太陽電池モジュールの製造方法において、除去工程２におけるレーザービームの照射スポットを示す模式図である。 本実施形態に係る薄膜太陽電池モジュールの製造方法において、（ａ）除去工程１を行った際の断面構造を示す断面図、（ｂ）除去工程２を行った際の断面構造を示す断面図である。 本実施形態に係る薄膜太陽電池モジュールの製造方法によって製造された薄膜太陽電池モジュールを評価するための回路を模式的に示す回路図である。 本発明の第二の実施形態に係る薄膜太陽電池モジュールの製造方法において設けられる周縁除去領域を示す平面図である。 本発明の第三の実施形態に係る薄膜太陽電池モジュールの製造方法によって製造された薄膜太陽電池モジュールの断面構造を示す断面図である。 本発明の第四の実施形態に係る薄膜太陽電池モジュールの製造方法によって製造された薄膜太陽電池モジュールを示す（ａ）平面図、（ｂ）断面図である。 本実施形態に係る薄膜太陽電池モジュールの製造方法において、（ａ）除去工程１を行った際の断面構造を示す断面図、（ｂ）除去工程２を行った際の断面構造を示す断面図である。 本発明の第五の実施形態に係る薄膜太陽電池モジュールの製造方法において、周縁除去領域を構成する複数の単位領域を示す平面図である。 本実施形態に係る薄膜太陽電池モジュールの製造方法において、（ａ）一の単位領域について除去工程３、４が行われた状態を示す平面図、（ｂ）次の単位領域について除去工程３、４が行われた状態を示す平面図である。

以下、本発明の実施形態に係る薄膜太陽電池モジュールの製造方法について、図を参照して説明する。
まず図１に、本実施形態に係る薄膜太陽電池モジュールの製造方法によって製造される薄膜太陽電池モジュール１を積層構造によって示す。
薄膜太陽電池モジュール１は、サーキット基板１０、充填材１１、カバーガラス１２、及びシール材１３から構成される。なお、製品としての薄膜太陽電池モジュール１にはこられの部材のほか、耐候性や強度を確保するためのフレームやバックシートなどが適宜、取り付けられることがある。また、シール材１３の代わりに、充填材１１が薄膜太陽電池モジュール１の周縁部までを覆う構造も本願の内容に含まれる。

サーキット基板１０には、上面にＥＶＡ（Ethylene-Vinyl Acetate）樹脂やＰＶＢ（Polyvinyl Butyral）等の充填材１１を介してカバーガラス１２がラミネートされている。また、サーキット基板１０の周縁部は、ブチルゴム等のシール材１３によってシールされている。

サーキット基板１０は、ガラス基板等の基板１０１上に光電変換素子１０２を積層してなる。さらに光電変換素子１０２は、モリブデン（Mo）等の金属からなる第一の電極層１０２Ａ、薄膜光電変換層１０２Ｂ、及び透明導電膜（TCO：Transparent Conductive Oxide）からなる第二の電極層１０２Ｃをこの順番で積層し、第二の電極層１０２Ｃ側を受光面としたサブストレート構造である。
なお、この光電変換素子１０２はカバーガラス１２の下面上に、透明導電膜（TCO：Transparent Conductive Oxide）からなる第二の電極層１０２Ｃ、薄膜光電変換層１０２Ｂ、第一の電極層１０２Ａをこの順番で積層し、カバーガラス１２の上面側を受光面としたスーパーストレート構造であってもよい。但しこの場合、光電変換素子１０２の除去は、カバーガラス１２上に製膜された光電変換素子１０２に対して施されることになる。

薄膜光電変換層１０２Ｂは、照射された太陽光等を光電変換する層であり、この薄膜光電変換層１０２Ｂにおいて光電変換により生じた起電力は、第一の電極層１０２Ａと、第二の電極層１０２Ｃとから外部へ電流として取り出される。
このような光電変換素子１０２には例えば、ＣＩＳ系薄膜太陽電池デバイス等の化合物系薄膜太陽電池デバイスや、アモルファスシリコン系薄膜太陽電池デバイス等のシリコン系薄膜太陽電池などの薄膜太陽電池デバイスがあり、いずれも本発明の対象である。

以上の構成からなる薄膜太陽電池モジュール１は、以下の３つの製造工程によって製造される。
＜製造工程１＞
基板１０１の上面全面に、第一の電極層１０２Ａ、薄膜光電変換層１０２Ｂ、及び第二の電極層１０２Ｃを順次積層してなる光電変換素子１０２を製膜する。
＜製造工程２＞
光電変換素子１０２が一面に製膜された基板１０１の周縁部において、光電変換素子１０２を除去し、周縁除去領域Ｐ（図２参照）を設ける。
＜製造工程３＞
充填材１１によってカバーガラス１２をラミネートすると共に、周縁部をシール材１３によってシールする。

ここで、製造工程２で設けられる周縁除去領域Ｐは、薄膜太陽電池モジュール１の絶縁距離及び絶縁耐力を確保するために設けられるスペースであり、基板１０１上に一面に製膜された光電変換素子１０２のうち、基板１０１の縁端から内側の所定の幅の部分を除去することによって設けられる。なお、四角形状の基板１０１を用いた本実施形態では、周縁除去領域Ｐは、基板１０１の周縁形状に沿って四角形の枠状に設けられる。

この周縁除去領域Ｐは、以下の２つの除去工程によって設けられる周縁除去領域Ｐ１、Ｐ２から構成される。
＜除去工程１＞
基板１０１上に一面に製膜された光電変換素子１０２のうち、基板１０１の縁辺から内側の除去幅Ｗ１の枠状の領域に製膜された光電変換素子１０２を一様に除去し、光電変換素子１０２が除去された枠状の周縁除去領域Ｐ１を設ける（図３（ａ）参照）。
＜除去工程２＞
除去工程１に続いて、除去工程１による処理が施された周縁除去領域Ｐ１の領域内であって、除去幅Ｗ１よりも狭い除去幅Ｗ２の枠状の領域において、除去工程１で除去しきれなかった光電変換素子１０２を除去し、除去工程１で除去しきれなかった光電変換素子１０２が除去された枠状の周縁除去領域Ｐ２を設ける（図３（ｂ）参照）。

なお、除去工程１における除去幅Ｗ１は、規格上の絶縁距離に対応する距離となるため、所定の絶縁距離に相当する距離以上の長さが要求される。より具体的には、例えば、本実施例のようなシステム電圧が１０００Ｖで適用等級Ａのモジュールにおいては、８．４ｍｍがＩＥＣ：６１７３０やＪＩＳ：Ｃ８９９２による規格上の最小絶縁距離となる。しかし実際には、余裕度と絶縁耐力の確保のために、１０ｍｍ以上に設計されている。
また、除去工程２における除去幅Ｗ２は、最終的な絶縁耐力を決定する距離となるため、所定の絶縁耐力を具備させるのに必要な長さが要求される。より具体的な数値については、後述の評価試験の結果に基づいて述べる。

以下、第一の実施形態に係る薄膜太陽電池モジュールの製造方法において行われる除去工程１、２について詳述する。
なお、本実施形態では、除去工程１、２共に、光電変換素子１０２の除去にレーザーを用いている。さらに詳しくは、波長１．０６μｍの赤外領域のパルスレーザーであり、レーザービームの直径は約１００μｍである。また、照射するレーザービームのエネルギー密度は、１Ｗ／ｃｍ^２〜１０Ｗ／ｃｍ^２である。

除去工程１では、四角形の枠状の周縁除去領域Ｐ１を、辺ごとの四つの側端部に分けて、一側端部ごとに以下の処理を行い、基板１０１上の光電変換素子１０２の除去を行う。
即ち、一側端部における光電変換素子１０２の除去は、図４に示されるように、レーザービームを基板１０１の縁辺に沿って、所定の重なり量Ｙ１あるいはオーバーラップ率で走査しながら照射する（以下、基板１０１の縁辺に沿う方向を「ｙ方向」とし、基板１０１の縁辺に直交する方向を「ｘ方向」とする）。
ｙ方向に沿って、基板１０１の一端から他端にかけてレーザービームが照射されると、レーザービームはｘ方向に所定の送り量Ｘ１で送られ、レーザービームは再びｙ方向に、同様の重なり量Ｙ１で基板１０１の一端から他端にかけて照射される。

ここで、ｙ方向におけるレーザービームの重なり量Ｙ１は少なくとも、ビーム径よりも小さくする。
また、ｙ方向と直交するｘ方向への送り量Ｘ１は少なくとも、ビーム径と同じ量以下であることが好ましい。

このように、ｙ方向に沿って基板１０１の一端から他端にかけてレーザービームを照射して光電変換素子１０２を除去する都度、送り量Ｘ１でレーザーをｘ方向に送り、再び基板１０１の一端から他端にかけてレーザービームを照射して光電変換素子１０２を除去するという処理を、基板１０１の縁辺から内側へ除去幅Ｗ１に至るまで行う。これにより、基板１０１の一側端部において、全体として略帯状に光電変換素子１０２が除去される。
なお、レーザービームの照射方法は、上記以外にも、最初にｘ方向に走査した後ｙ方向に送るようにしてもよい。また、ｙ方向の走査も例えば一方向（例えばｙのプラス方向）にだけ走査するのでなく、双方向（つまりプラス・マイナス両方向）に走査してもよい。

基板１０１の四つの側端部すべてについて同様の処理を行うことにより、基板１０１上に製膜されていた光電変換素子１０２は基板１０１の縁辺に沿って四角形の枠状に除去され、当該枠状に光電変換素子１０２が除去された周縁除去領域Ｐ１が設けられると、除去工程１は終了する。

ここで、除去工程１による処理が施された周縁除去領域Ｐ１では、図５に示されるように、円形状のレーザービームが照射されなかった部分において、光電変換素子１０２が除去しきれずに残滓として残っている。また、レーザービームが照射された範囲でも、レーザービームの照射エネルギーが不足した部分や、レーザービームの照射面に汚れが付着していた部分などにおいて、残滓が発生していたりする。

そこで、除去工程１に続き、所定の絶縁耐力を確保するために必要な残滓を除去する除去工程２は、除去工程１による処理が施された周縁除去領域Ｐ１の内側であって、除去幅Ｗ１よりも狭い除去幅Ｗ２の枠状の周縁除去領域Ｐ２において行われる。

除去工程２では、除去工程１において周縁除去領域Ｐ１を四つの側端部に分けて側端部ごとに光電変換素子１０２の除去を行ったように、周縁除去領域Ｐ２を四つの辺に分けて、一辺ごとに以下の処理を行い、除去工程１によって除去しきれなかった光電変換素子１０２を除去する。
即ち、除去工程１と同様に、レーザービームをｙ方向に、所定の重なり量Ｙ１あるいはオーバーラップ率で走査しながら照射する。ｙ方向に沿って、一辺の一端から他端にかけてレーザービームが照射されると、レーザービームはｘ方向に所定の送り量Ｘ１で送られ、レーザービームは再びｙ方向に、同様の重なり量Ｙ１で一辺の一端から他端にかけて照射される。
また、除去工程１と同様に、レーザービームの照射方法は、上記以外にも、最初にｘ方向を走査した後ｙ方向に送るようにしてもよい。また、ｙ方向の走査も例えば一方向（例えばｙのプラス方向）にだけ走査するのでなく、双方向（つまりプラス・マイナス両方向）に走査してもよい。

ここで、レーザービームのｙ方向への走査においては、図６に示されるように、ｙ方向に走査されるレーザービームの走査経路の中心線（レーザービームの照射スポットの中心を結ぶ仮想的な線）Ｃ２と、除去工程１における、ｙ方向に走査されたレーザービームの走査経路の中心線Ｃ１とが、重畳あるいは一致しないようにレーザービームを走査させる。
なお、図６中、基板上に描画された実線の円は、除去工程１におけるレーザービームの照射スポット（除去痕）を示し、破線の円は、除去工程２におけるレーザービームの照射スポットを示している。

このように、除去工程１におけるレーザービームの走査経路の中心線Ｃ１と、除去工程２におけるレーザービームの走査経路の中心線Ｃ２とをずらすことで、図７（ａ）、（ｂ）に示されるように、除去工程１において除去しきれなかった残滓Ｒのうち、周縁除去領域Ｐ２の部分の残滓Ｒがきれいに除去される。特に、除去工程１においてレーザービームが照射されなかった部分にもレーザービームが照射され、より確実に残滓が除去される。
そして、周縁除去領域Ｐ２を構成する四辺すべてについて同様の処理が行われると、除去工程１の残滓が除去された枠状の周縁除去領域Ｐ２が設けられ、除去工程２が完了する。
以上の除去工程１、２により、薄膜太陽電池モジュール１に必要とされる絶縁耐力及び絶縁距離が確保することのできる周縁除去領域Ｐが設けられる。

本発明の効果を確認するために、周縁除去領域Ｐを設けたサーキット基板１０を用いて、太陽電池モジュール１の絶縁試験（耐圧試験と絶縁抵抗測定）を行った。
サンプルは、二回目の除去幅Ｗ２が０．８ｍｍ、１．４ｍｍ、２．０ｍｍ、３．０ｍｍと４通りに異なるサーキット基板１０を各幅１〜２枚ずつ用意し、それぞれを太陽電池モジュール化した。
これらのモジュールは、図８のように、光電変換素子１０２の第一の電極層１０２Ａと第二の電極層１０２Ｃそれぞれから、バス配線１４１を介して引き出された渡り配線１４２同士を接続してプラス端子とし、モジュールの一辺を覆うように銅箔を取り付けてマイナス端子とした（バス配線１４１や渡り配線１４２については実施例４参照）。

その後、モジュールのプラス端子とマイナス端子を絶縁試験機のプラス端子とマイナス端子に接続し、まず、直流３０００Ｖの電圧を印加して耐圧試験を行う。その後、印加電圧を直流５００Ｖにして絶縁抵抗測定を行う。以上の作業を各モジュールの辺毎に行った。このように、本絶縁試験ではモジュールの一辺を測定の一カ所としているが、それ以外の条件については、ＩＥＣ：６１６４６やＪＩＳ：Ｃ８９９１で規定された測定条件に準じている。

耐圧試験の結果を表１に示す。耐圧試験は絶縁破壊の有無を確認するもので、リーク電流５０μＡを基準としてそれ以下ならば絶縁破壊無しとし、全測定箇所に絶縁破壊が生じなかった除去幅を合格と判断した。なお表１中の、「全測定箇所」や「合格箇所」は、用意した各モジュールの一辺を一カ所とカウントしている。また絶縁抵抗測定は、全測定箇所について、全て規格値である５０ＭΩ以上、をクリアしていた。

以上のように、除去幅Ｗ２が１．４ｍｍ以下のサンプルでは絶縁破壊が生じて耐圧試験をクリアできない場合があるが、除去幅Ｗ２が２．０ｍｍ以上のサンプルは全て耐圧試験をクリアした。また、絶縁抵抗測定はどのサンプルも規定値をクリアしていた。以上の結果から、二回目の除去を施すことで絶縁耐力を向上することが可能であり、本実施例の条件下においては、二回目の除去幅Ｗ２が２．０ｍｍ以上であれば絶縁耐力が確保できることを確認することができた。
また、一回目の除去に加えて二回目の除去を施すことに伴うタクトタイムの増加分は、一回目の除去幅Ｗ１に対する二回目の除去幅Ｗ２の割合とほぼ等しかった。つまり、１０．０ｍｍの幅で一回目の除去を行い、さらに２．０ｍｍの幅で二回目の除去を行う場合、そのタクトタイムの増加分は２０％である。この増加分は実際の工程においては充分に許容範囲である。
以上のように、二回目の除去を施すことによって絶縁耐力を確保することができること、及び、それに伴うタクトタイムの増加は許容範囲内あること、即ち本願発明の効果を確認することができた。

上述した第一の実施形態では、周縁除去領域Ｐ２は基板１０１の周縁形状に沿って四角形の枠状に設けられたが、第二の実施形態では、図９に示されるようには井桁状であってもよい。
なお、本例における除去工程１は、上述した第一の実施形態と同様に行われる。

本実施形態においても、除去工程２は、井桁状の除去領域Ｐ２を四つの辺に分けて、一辺ごとにレーザービームを走査させて基板１０１に照射させることにより、周縁除去領域Ｐ２における残滓を除去する。

上述した第一の実施形態では、周縁除去領域Ｐ２は四角形の枠状であったところ、当該四角形の一辺ごとにレーザーによる除去を行うため、当該四角形の各辺の端部あるいは頂点部分において、レーザービームによる残滓の除去を的確に行うためのレーザーの制御が難しかった。これに対して本例では、井桁形状の各辺は隣り合う辺と交差するため、各辺が交差する井桁形状の角部分におけるレーザーの制御が容易である。その結果、薄膜太陽電池モジュール１に必要とされる絶縁耐力及び絶縁距離を確実に備えさせることができる。

上述した第一又は第二の実施形態における除去工程２では、周縁除去領域Ｐ２において、基板１０１上の残滓としての光電変換素子１０２がレーザービームにより除去されたが、第三の実施形態では、周縁除去領域Ｐ２における残滓としての光電変換素子１０２を、当該残滓としての光電変換素子１０２が製膜されている基板１０１の上面部ごと除去する。
なお、本例における除去工程１も、上述した第一の実施形態と同様に行われる。

図１０は、本実施形態における除去工程２を経た後の薄膜太陽電池モジュール１の状態を模式的に示している。除去工程２におけるレーザービームのエネルギー密度を上げることにより、この図１０に示されるように、レーザービームが照射された周縁除去領域Ｐ２では、除去工程１において発生していた残滓と共に、基板１０１の上面が除去されている。

このように、残滓を基板１０１の上面部ごと除去することで、レーザービームを照射した面をより確実に清浄な面とすることができ、必要とされる絶縁耐力を確実に備えさせることができる。

上述した第一乃至第三の実施形態では、所定の絶縁耐力を確保するために、除去幅Ｗ２による除去工程２が行われたが、本実施形態ではさらに、光電変換素子１０２において発生した電流を取り出すための渡り配線が追加されている。そのため、本実施例では、以下に述べる理由によって、除去幅Ｗ３による除去工程２を行う。
即ち、上述した第一乃至第三の実施形態では記載が省略されていたが、図１１（ａ）、（ｂ）に示されるように、実際の薄膜太陽電池モジュール１では、第一の電極層１０２Ａ及び第二の電極層１０２Ｃに、光電変換によって発生した電流を取り出すためのバス配線１４１が取り付けられている。さらにこのバス配線１４１に接続された渡り配線１４２は、基板１０１の周縁除去領域Ｐを通って基板１０１上に設けられた引出孔１０１ａから外部へ引き出されている。

ここで、渡り配線１４２は例えば、銅箔のリボン電線を、セラミックハンダの一種であるセラソルザ（登録商標）でメッキしたものが用いられるが、残滓としての光電変換素子１０２が接触することにより、このメッキが赤茶色等に変色することがある。そのため、所定の絶縁耐力が確保される幅であって、渡り配線１４２の幅以上の除去幅Ｗ３で除去工程２を行い、当該部分に渡り配線１４２を配設することで、渡り配線１４２が光電変換素子１０２と接触してメッキが変色するのを防ぐ。

本実施形態においても、除去工程１は、上述した第一乃至第三の実施形態と同様に行われ、除去工程１が行われた後の基板１０１の状態を図１２（ａ）に示す。
上述した通り、除去工程１が完了した時点では、基板１０１上に残滓Ｒとしての光電変換素子１０２が付着している。
そこで、図１２（ｂ）に示されるように、所定の絶縁耐力が確保される幅であって、且つ、渡り配線１４２の幅以上の除去幅Ｗ３で除去工程２を行い、これにより設けられた周縁除去領域Ｐ２上に、渡り配線１４２が配設する。

以上のような除去幅Ｗ３で除去工程２を行うことにより、渡り配線１４２を、光電変換素子１０２の残滓がない清浄な面に配設することができ、その結果、渡り配線１４２のメッキの変色を防いで、外観上の美観を保つことができる。

上述した第一乃至第四の実施形態では、除去工程１において枠状に基板１０１上の光電変換素子１０２を除去して周縁除去領域Ｐ１を設けてから、除去工程２によって残滓を除去して周縁除去領域Ｐ２を設け、周縁除去領域Ｐ１、Ｐ２からなる周縁除去領域Ｐを設けた。これに対して本実施形態では、図１３に示されるように、最終的に設けられる枠状の周縁除去領域Ｐを、基板１０１の縁辺に沿って一定の長さごとに区画された複数の単位領域Ｐ’に分け、単位領域Ｐ’ごとに、除去工程１に対応する除去工程３、及び除去工程２に対応する除去工程４を行う。
なお、レーザービームの照射方法は、上記以外にも、最初にｘ方向に走査した後ｙ方向に送るようにしてもよい。また、ｙ方向の走査も例えば一方向（例えばｙのプラス方向）にだけ走査するのでなく、双方向（つまりプラス・マイナス両方向）に走査してもよい。

除去工程３は、上述した除去工程１に対応する工程であり、基板１０１の縁辺に沿った一定の長さと、基板１０１の縁辺からの除去幅Ｗ１によって規定される単位領域Ｐ’において、図４で説明したのと同様に、レーザービームを基板１０１の縁辺に沿うｙ方向に、所定の重なり量Ｙ１あるいはオーバーラップ率で走査しながら照射する。ｙ方向に沿って、単位領域Ｐ’の一端から他端にかけてレーザービームが照射されると、レーザービームは、ｙ方向に直交するｘ方向に所定の送り量Ｘ１で送られ、レーザービームは再びｙ方向に、同様の重なり量Ｙ１で単位領域Ｐ’の一端から他端にかけて照射される。

また、除去工程４は、上述した除去工程２に対応する工程であり、除去工程３が施された単位領域Ｐ’において、基板１０１の縁辺に沿って、除去幅Ｗ１よりも狭い除去幅Ｗ２で、除去工程３において除去し切れずに残った残滓としての光電変換素子１０２を除去する。除去においては、除去工程３と同様に、レーザービームをｙ方向に、所定の重なり量Ｙ１あるいはオーバーラップ率で走査しながら照射する。さらに、ｙ方向に沿って、単位領域Ｐ’の一端から他端にかけてレーザービームが照射されると、レーザービームはｘ方向に所定の送り量Ｘ１で送られ、レーザービームは再びｙ方向に、同様の重なり量Ｙ１で単位領域Ｐ’の一端から他端にかけて照射される。
また、除去工程３と同様に、レーザービームの照射方法は、上記以外にも、最初にｘ方向を走査した後ｙ方向に送るようにしてもよい。また、ｙ方向の走査も例えば一方向（例えばｙのプラス方向）にだけ走査するのでなく、双方向（つまりプラス・マイナス両方向）に走査してもよい。

図１４（ａ）に示されるように、一の単位領域Ｐ’について除去工程３、４を行うと、続いて図１４（ｂ）に示されるように、次の単位領域Ｐ’について同様に除去工程３、４を行う。全ての単位領域Ｐ’について除去工程３、４が行われると、最終的には第一の実施形態と同様に枠状の周縁除去領域Ｐが設けられる。

本実施形態によれば、除去工程１又は除去工程２において一気に枠状の周縁除去領域Ｐ１又は周縁除去領域Ｐ２を設ける場合に比べ、単位領域Ｐ’ごとに光電変換素子１０２の除去を行えばよい。そのため、基板１０１全体を加工領域とするような大型のレーザー加工装置等を用いずとも、相対的に狭い単位領域Ｐ’を加工領域とするレーザー加工装置等により、光電変換素子１０２の除去を行うことができるので、特に大型の薄膜太陽電池モジュールを製造する場合などにおいて、設備負担を軽減することができる。

なお、以上の実施形態においては、除去工程１、２（除去工程３、４も同様）共に、レーザー加工装置の走査方向のレーザービームの重なり量を同じ重なり量Ｙ１としたが、除去工程１、２における、このレーザービームの重なり量を互いに異なるものとしてもよい。これにより、除去工程２において、除去工程１でレーザービームが照射されなかった部分にレーザービームが照射されやすくなり、周縁除去領域Ｐをより清浄な面にすることができる。
特に、除去工程２において、除去工程１におけるレーザー加工装置の走査方向のレーザービームの重なり量Ｙ１に比して、より大きな量の重なり量により、レーザー加工装置を走査させるものとすれば、除去工程２に比してより広範な周縁除去領域Ｐ１を加工領域とする除去工程１の作業時間を増加させずに済むので、タクトタイムの増加を抑えることができる。

また、以上の実施形態においては、除去工程１、２（除去工程３、４も同様）共に、レーザービームのビーム径を同じ径としたが、レーザー加工装置の絞り径を調整することによって、除去工程１、２における、このビーム径を互いに異なるものとしてもよい。これによってもやはり、除去工程１でレーザービームが照射されなかった部分にレーザービームが照射されやすくなり、周縁除去領域Ｐをより清浄な面にすることができる。

また、以上の実施形態において、除去工程２（除去工程４も同様）では、レーザービームをｘ方向に送り量Ｘ１で送ったが、レーザービームをｘ方向に送らなくとも除去幅Ｗ２の幅を満たすことができる場合には、レーザービームをｘ方向に送らなくともよい。

また、以上の実施形態では、基板１０１上の光電変換素子１０２の除去にレーザービームを用いたが、これに限らず、研磨材を利用したサンドブラスターやベルトサンダーを用いることもできる。

１ 薄膜太陽電池モジュール
１０ サーキット基板
１０１ 基板
１０１ａ 引出孔
１０２ 光電変換素子
１０２Ａ 第一の電極層
１０２Ｂ 薄膜光電変換層
１０２Ｃ 第二の電極層
１１ 充填材
１２ カバーガラス
１３ シール材
１４１ バス配線
１４２ 渡り配線
２ 電極
Ｐ 周縁除去領域
Ｐ１ 周縁除去領域
Ｐ２ 周縁除去領域
Ｐ’ 単位領域
Ｗ１ 除去幅
Ｗ２ 除去幅
Ｗ３ 除去幅
Ｙ１ 重なり量
Ｘ１ 送り量
Ｃ１ 中心線
Ｃ２ 中心線
Ｒ 残滓

Claims (10)

1. 第一の電極層、薄膜光電変換層、及び第二の電極層を順次積層してなる光電変換素子が基板上に製膜されると共に、当該基板の周縁部の絶縁性が確保された薄膜太陽電池モジュールを製造する方法であって、
   上記光電変換素子が一面に製膜された基板の縁辺から内側の所定の幅の領域において、
   第一の光電変換素子除去装置を上記基板の縁辺に沿って走査させ、当該基板上に製膜された上記光電変換素子を上記所定の幅まで除去する第一の除去工程と、
   上記第一の除去工程によって光電変換素子が除去された領域内において、上記所定の幅よりも狭い幅で、且つ、走査経路の中心線を、上記第一の除去工程における第一の光電変換素子除去装置の走査経路の中心線と重畳させることなく、第二の光電変換素子除去装置を上記基板の縁辺に沿って走査させ、上記第一の除去工程において除去しきれなかった光電変換素子を除去する第二の除去工程と、を行うことにより、上記光電変換素子が一面に製膜された基板の縁辺から内側の所定の幅の領域において、上記光電変換素子を枠状に除去する、
   ことを特徴とする薄膜太陽電池モジュールの製造方法。
2. 上記光電変換素子が一面に製膜された基板の縁辺から内側の所定の幅の領域を、基板の縁辺に沿って一定の長さごとに区画した複数の単位領域に分け、当該単位領域ごとに、
   上記第一の除去工程と、上記第二の除去工程と、を行い、
   上記複数の単位領域全てについて、上記第一の除去工程と上記第二の除去工程を行うことにより、上記光電変換素子が一面に製膜された基板の縁辺から内側の所定の幅の領域において、上記光電変換素子を枠状に除去する、
   請求項１記載の薄膜太陽電池モジュールの製造方法。
3. 上記第一の除去工程は、上記第一の光電変換素子除去装置を上記基板の縁辺に沿って上記基板の一端から他端にかけて走査させ、当該基板の一端から他端にかけて製膜された上記光電変換素子を除去すると共に、上記基板の一端から他端にかけて上記光電変換素子を除去する都度、上記基板の縁辺と直交する向きに上記第一の光電変換素子除去装置を送り、上記基板の縁辺から所定の幅まで上記光電変換素子を除去する、
   請求項１記載の薄膜太陽電池モジュールの製造方法。
4. 上記第二の除去工程における第二の光電変換素子除去装置は、レーザービームを出射するレーザー加工装置であり、上記光電変換素子の除去が、当該レーザービームによって行われる、
   請求項１乃至３いずれかの項に記載の薄膜太陽電池モジュールの製造方法。
5. 上記第一の除去工程における第一の光電変換素子除去装置は、レーザービームを出射するレーザー加工装置であり、上記光電変換素子の除去が、当該レーザービームによって行われる、
   請求項４記載の薄膜太陽電池モジュールの製造方法。
6. 上記第一の除去工程における第一の光電変換素子除去装置の走査方向のレーザービームの重なり量と、上記第二の除去工程における第二の光電変換素子除去装置の走査方向のレーザービームの重なり量とが互いに異なる、
   請求項５記載の薄膜太陽電池モジュールの製造方法。
7. 上記第一の除去工程における第一の光電変換素子除去装置の走査方向のレーザービームの重なり量に比して、上記第二の除去工程における第二の光電変換素子除去装置の走査方向のレーザービームの重なり量が大きい、
   請求項６記載の薄膜太陽電池モジュールの製造方法。
8. 上記第二の除去工程において、上記第二の光電変換素子除去装置を上記基板全体に対して井桁状に走査させる、
   請求項１乃至７いずれかの項に記載の薄膜太陽電池モジュールの製造方法。
9. 上記第二の除去工程では、上記第二の光電変換素子除去装置により、上記光電変換素子を、当該光電変換素子が製膜されている基板の上面部ごと除去する、
   請求項１乃至８いずれかの項に記載の薄膜太陽電池モジュールの製造方法。
10. 上記第二の除去工程が施される幅は少なくとも、上記第一の電極層及び第二の電極層に取り付けられ、光電変換による電流を取り出すための配線の幅以上の幅を有し、
    上記基板上において、上記配線は、上記第二の除去工程が施された領域に配設される、
    請求項１乃至９いずれかの項に記載の薄膜太陽電池モジュールの製造方法。

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