薄膜太阳电池的加工槽检测方法及加工槽检测装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种检测使用黄铜矿化合物等化合物半导体的集成型薄膜太阳电池的加工槽的加工槽检测方法、及用于所述加工槽检测方法的加工槽检测装置。
[0002]于此，黄铜矿化合物除了包含CIGS (Cu (In，Ga) Se2)以外，还包含CIGSS (Cu (In，Ga)(Se, S)2)、CIS (CuInS2)等。
【背景技术】
[0003]在使用化合物半导体作为光吸收层的薄膜太阳电池中，通常为在基板上串联连接着多个单元电池(unit cell)的集成型构造。
[0004]对现有黄铜矿化合物系集成型薄膜太阳电池的制造方法进行说明。图5是表示其制造步骤的示意图。
[0005]首先，如图5(a)所示，在包含钠钙玻璃(SLG)等的绝缘基板11上积层成为正侧下部电极的Mo电极层12之后，通过刻划加工而形成下部电极分离用槽S。
[0006]之后，如图5(b)所不,在Mo电极层12上积层包含化合物半导体(CIS)薄膜的光吸收层13，在光吸收层13上积层用于异质接合的包含ZnS薄膜等的缓冲层14。该缓冲层14实质上构成光吸收层13的一部分。接着，在从槽S起横向隔开特定距离的位置，通过刻划加工形成电极间接触用槽M1，该电极间接触用槽Ml到达Mo电极层12为止，且与槽S平行。
[0007]接着，如图5(c)所示，在缓冲层14上形成包含ZnO:A1薄膜等的作为上部电极的透明电极层15，通过刻划加工形成电极分离用槽M2，该电极分离用槽M2到达下部的Mo电极层12为止，且与槽Ml平行。
[0008]在制造所述集成型薄膜太阳电池的步骤中，作为通过刻划对各槽进行槽加工的技术，使用例如像专利文献I中公开的使用激光束的激光刻划法、或像专利文献2及3中公开的使用在前端具有刀尖的槽加工工具的机械刻划法。
[0009][【背景技术】文献]
[0010][专利文献]
[0011][专利文献I]日本专利特开平11-312815号公报
[0012][专利文献2]日本专利特开2002-094089号公报
[0013][专利文献3]日本专利特开2004-115356号公报
【发明内容】
[0014][发明要解决的问题]
[0015]为了获得高品质且高发电效率的太阳电池，重要的是确保有效发电的区域的面积尽可能大。因此，就抑制发电区域的面积损失方面而言，有效的是相对于先加工出的下部电极分离用槽S，在隔开特定距离的位置，相对于槽S平行地加工出电极间接触用槽Ml。此外，关于槽M2是在加工出槽Ml之后，相对于槽Ml平行地进行加工。因此，理想的是在利用配置在太阳电池基板上方的摄像机观察位置，且进行用于加工槽Ml的位置调整时，不使用预先设置在基板的对准标记(alignment mark)进行位置调整，而是光学地观察在前步骤中实际地加工出的槽S，并以槽S本身为基准。
[0016]然而，像图5(b)所示那样，在加工槽Ml的时间点，在槽S上积层着包含CIS等化合物半导体的光吸收层13、缓冲层14。光吸收层13的厚度为Iym左右，但由于是吸收从可见光至近红外光的波长的太阳光(波长范围0.3μπι?1.4μπι)并进行光电转换的层，所以可见光几乎不透过。因此，即便从光吸收层13的上方通过利用可见光的光学摄像机观察比光吸收层13更靠下层的Mo电极层12的槽S，槽S也是隐藏着或只能确认出仅略微显现的不清晰的图像。
[0017]因此，以往在加工槽Ml时，采用根据略微显现的不清晰的图像而粗略地检测槽S的位置的方法、或预先根据设计信息决定槽S与应加工的槽Ml的间隔，不利用图像进行确认而利用所述决定的间隔机械地进行刻划加工。但是，因刻划装置的各驱动部的移动误差或向太阳电池基板的平台的定位误差、基板弯曲等变动因素的影响，而导致无法避免产生槽Ml的位置误差或产生从与槽S平行的方向的角度误差。
[0018]另外，作为其他方法，在使用可见光能够透过的玻璃基板作为绝缘基板11的情况下，考虑利用光学摄像机从基板11侧隔着玻璃面进行测定。然而，如果所使用的玻璃基板的板厚为Irnm以上(例如1.8mm)，且因基板翘曲而产生光轴倾斜时，会产生大小无法忽视的折射率误差(例如相对于与基板面垂直的方向为0.5度的倾斜且5 μ m左右的误差)。
[0019]另外，也可以使基板上下翻转，利用来自上方的光学摄像机从基板11侧(背面侧)观察槽S，但在翻转并观察之后，在光吸收层13加工槽Ml时，必须再次将基板翻转，所以有如下等问题:需要用于使载置基板11的平台翻转的机构，并且装置复杂、规模大且价格高昂。
[0020]另外，当绝缘基板11包含不使可见光透过的金属或树脂时，本来就无法从基板11侧观察槽S。
[0021]因此，本发明的目的在于提供一种利用新颖的方法准确地检测被加工在光吸收层的下侧的下部电极分离用槽S的加工槽检测方法及用于该加工槽检测方法的加工槽检测
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[0022][解决问题的技术手段]
[0023]为了解决所述问题而完成的本发明的加工槽检测方法是于在基板上依次积层着下部电极层与光吸收层并在所述下部电极层的一部分加工出下部电极分离用槽的薄膜太阳电池用加工品中，检测被所述光吸收层覆盖的所述槽，且利用红外线摄像装置对从所述加工品辐射出的能透过所述光吸收层的波长区域的摄像用红外光进行检测，获取所述摄像用红外光的辐射强度分布图像数据，并基于所述辐射强度分布图像数据检测所述下部电极层的槽，所述红外线摄像装置配置在所述光吸收层上方侧，且不检测可见光而检测所述摄像用红外光。
[0024]另外，根据另一观点而完成的本发明的加工槽检测装置是于在基板上依次积层着下部电极层与光吸收层并在所述下部电极层的一部分加工出下部电极分离用槽的薄膜太阳电池用加工品中，检测被所述光吸收层覆盖的所述槽，且该加工槽检测装置包括:平台，使所述光吸收层朝上地载置所述加工品；红外线摄像装置，配置在所述平台的上方，且不检测可见光而检测能透过所述光吸收层的波长区域的摄像用红外光，获取该摄像用红外光的辐射强度分布图像数据；及加工槽决定部，基于所述辐射强度分布图像数据决定所述下部电极层的槽的位置。
[0025][发明的效果]
[0026]在薄膜太阳电池的光吸收层中，为了提高光电转换效率而选择使用能够高效率地吸收太阳光中大量包含的可见光的材料。因此，可见光在通过光吸收层时几乎被吸收而无法透过，所以无法观察到形成在存在于比光吸收层更靠下侧的下部电极层的槽。但是，未被光吸收层吸收的波长区域的红外光能够透过光吸收层。于此，在本申请案中，将未被光吸收层吸收的波长区域的光称作“摄像用红外光”。例如在黄铜矿系太阳电池等中，由于只要为1.4 μ m以上的波长便确实地透过光吸收层，所以相当于摄像用红外光。
[0027]另一方面，下部电极由金属(例如Mo)形成，红外光无法透过而一部分被吸收，一部分被反射。因此，在包含红外光的自然光、或荧光灯等的照明光从上方入射时，透过光吸收层并到达下部电极层的红外光被该下部电极层吸收、反射，以辐射光的形式再次通过光吸收层，且以辐射红外光的形式向上方射出。
[0028]因此，使用对可见光的波长区域无感度而对辐射红外光的波长区域具有感度的红外线摄像装置(例如检测1.4 μ m以上的波长的红外光的红外线摄像装置)，拍摄薄膜太阳电池用加工品中加工出下部电极分离用槽的附近的区域。于是，在光吸收层(薄膜)的表面反射的可见光、及在光吸收层内被吸收的可见光均未被检测出，透过光吸收层并被下部电极