JPH11243224A

JPH11243224A - 光起電力素子モジュール及びその製造方法並びに非接触処理方法

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Publication number: JPH11243224A
Application number: JP10335077A
Authority: JP
Inventors: Yoshifumi Takeyama; 祥史竹山; Yoshimitsu Hayashi; 芳光林; Masayuki Kusakari; 正幸草苅; Koji Tsuzuki; 幸司都築; Koichi Shimizu; 孝一清水; Tsutomu Murakami; 勉村上; Yasunaga Satoi; 庸修里井; Shozo Kasai; 省三笠井
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-12-26
Filing date: 1998-11-26
Publication date: 1999-09-07
Also published as: US6388187B1; US20010029976A1; US20010029975A1; US6984804B2; US6511861B2

Abstract

(57)【要約】【課題】歩留りが良く、自動化の容易な、光起電力素
子群の電気的接続方法を提供する。【解決手段】少なくとも２つ以上の光起電力素子を電
気的に接続する際に、前記光起電力素子の電気的接続部
に波長０．４〜２．０μｍの光を少なくとも１０％以上
吸収する媒体を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光起電力素子モジュ
ール及びその製造方法並びに非接触処理方法に関し、特
に詳しくは、複数の光起電力素子が電気的に接続された
光起電力素子モジュール及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、温室効果すなわちＣＯ₂の増加に
よる地球の温暖化が問題となっており、ＣＯ₂を排出し
ないクリーンなエネルギー源開発への要求がますます高
まっている。このようなエネルギー源の１つとして原子
力発電が挙げられるが、放射性廃棄物の問題等解決しな
ければならない問題が多く、より安全性の高いクリーン
なエネルギー源が望まれている。そして、将来期待され
ているクリーンなエネルギー源の中でも、太陽電池（光
起電力素子）は、そのクリーンさ、安全性の高さ、取り
扱いの容易さ、といった面から非常に注目されている。

【０００３】現在、太陽電池は、単結晶シリコン或いは
多結晶シリコンを用いた結晶系、非晶質シリコンを用い
た非晶質系、化合物半導体系、に大別される。その中で
も、非晶質シリコン太陽電池は、変換効率こそ結晶系の
太陽電池に及ばないものの、大面積化が容易であり、光
吸収係数が大きいので薄膜で作動する等の結晶系太陽電
池にはない優れた特徴を有しており、将来有望視されて
いる太陽電池である。

【０００４】太陽電池が注目されているにもかかわら
ず、その普及が遅れている理由の一つとして、太陽電池
の製造コストが高い点が挙げられる。太陽電池の製造コ
ストを下げるべく様々な方法が模索されている。その代
表的なアプローチとしては、（１）光電変換層の製造費の節減（２）発電領域の効率的利用（３）接続個所を減らすことによる接続部材料費の節
減、及び接続の為の人件費の節減（４）被覆材料の使用量の節減、及び材料費のコストダ
ウン等が挙げられる。本発明は、上記アプローチのうち、特
に（３）に関するものである。太陽電池の接続工程は複
雑な上に高信頼性が要求される工程である反面、コスト
ダウンの為に簡略化を行い、部品点数を減らし、自動化
や高速化による大量生産可能な接続方法の提供が要求さ
れている工程でもある。

【０００５】図１１は、例えば特開平８−１３９３４９
号公報等に開示されている本発明者らが検討を行ってい
る光起電力素子の一例を示す模式図であり、図１１
（ａ）は該光起電力素子を受光面側から見た平面図であ
り、図１１（ｂ）は図１１（ａ）で示す光起電力素子の
Ｘ−Ｘ’断面図である。

【０００６】図１１に示した光起電力素子６００は、ス
テンレス等の導電性を有する基板６０２の上に下部電極
層６０３、半導体層６０４、上部電極層６０５を順次積
層することによって作製されている。

【０００７】上部電極層６０５としては、反射防止手段
と集電手段とを兼ねて酸化インジウム、酸化インジウム
錫（ＩＴＯ）等からなる透明導電膜が用いられる。

【０００８】ＦｅＣｌ₃、ＡｌＣｌ₃等を含むエッチング
ペーストをスクリーン印刷等の方法で塗布し加熱するこ
とによって、透明導電膜の一部は図中６０１（エッチン
グライン）に示す線状に除去されている。透明電極膜の
一部を除去する目的は、光起電力素子の外周切断時に基
板６０２と上部電極層６０５との短絡が発生しにくいよ
うにすることである。

【０００９】また、上部電極層６０５の表面には、発電
された電力を効率よく集電するための集電電極６０６が
形成されている。集電電極６０６は、半導体層で発生し
た電力を損失なく取り出すために、予め導電性接着剤を
薄くコートした金属ワイヤー（例えば、カーボンペース
トをコートした銅ワイヤー）を上部電極層６０５上に接
着することにより形成している。銅ワイヤーを用いるの
は、電力損失を低減するためであり、他の導電率が高い
材料で代用することも可能である。

【００１０】さらに、これらの集電電極６０６のさらな
る集電電極として、導電性箔体６０７が設けられてい
る。導電性箔体６０７の下部には、性能が保証されない
エッチングライン部による絶縁を確保するため、絶縁部
材６０８が設けられている。

【００１１】そして、この光起電力素子６００は、金属
箔体６０７と基板６０２とが両極の端子として機能し、
電力を取り出すことが出来る。

【００１２】しかしながら上記光起電力素子は、これだ
けでは発電用途に使用することは難しい。通常は、単一
の光起電力素子では発電電力が低すぎるため、複数の光
起電力素子を直列又は並列に接続することによって所望
の電圧及び電流を得る必要がある。

【００１３】図１１（ｃ）は直列接続した光起電力素子
（２直列の場合）の一例を示す模式図である。本図で
は、一つの光起電力素子の導電性箔体６０７とこれに隣
接する光起電力素子の基板６０２とを、接続部材６１１
を用いて電気的に接続し直列化している。接続には、半
田を使用し、半田付け後にＭＥＫ（メチルエチルケト
ン）等の溶剤で洗浄することにより直列化が完成する。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
光起電力素子の接続方法には、以下のような問題点があ
った。

【００１５】（１）半田を用いて金属基板に導電箔体を
固定しようとすると、半田を溶融固定させるために基板
の一部を加熱する必要がある。しかしながら、加熱を行
うと、導熱性の金属基板を通じて熱が伝わり、広範囲に
半導体層を劣化させるなど、半導体固有の特性を下げる
ことがある。加えて、加熱温度、加熱時間によっては、
半導体層自体を故障させて、歩留まりを低下させてしま
うことがある。

【００１６】（２）半田を溶融固定する際の加熱によ
り、半導体素子上に設けた導電性接着剤の劣化が発生
し、接着強度及び電気導電率が低下するおそれがあり、
信頼性が悪化することが懸念される。

【００１７】（３）半田を溶融させるので、加熱冷却だ
けで少なくとも１０秒前後の時間が必要となり、量産性
が悪い。

【００１８】（４）大量生産するために自動機に導入す
る場合などに、均一に半田付けするための温度管理や半
田こて先の管理が難しく、自動化が困難である。

【００１９】（５）ＭＥＫのような溶剤を用いて拭き取
ったとしても基板に付いたフラックスが取れにくく、高
温高湿下で錆が発生し易い。その結果、太陽電池の被覆
材の剥離が生じてしまうことがある。

【００２０】（６）半田こてを用いて接続しているの
で、半田かすが発生し、歩留まりを低下させる要因にな
っている。例えば、半田かすが、直列接続されている隣
り合った光起電力素子間に入り込み、電気的にショート
させてしまう場合がある。

【００２１】一方、レーザ光の照射、ハロゲン光照射、
電磁波照射による非接触処理方法はエッチング、溶接、
切断などの被処理材料の加工処理や、半導体材料の熱処
理などに広く利用されており、上記半田を用いた接続の
問題点をある程度解消できる。

【００２２】しかし、このような非接触加工処理は、
光、熱、電磁波を効率よく吸収することが大切である。
例えば、電気部品、特に光起電力素子の電極として頻繁
に使用される金、銀、銅、アルニミウムなどの材料を使
用する場合では、これらのレーザ光に対する表面反射が
大きく、エネルギーの吸収効率が悪いため、吸収をよく
するための工夫が必要であり、余分な工程を必要とせず
にエネルギーの吸収効率を上げ、しかも安定かつ高速に
処理できる方法が望まれている。

【００２３】本発明は、上記問題点を解決することによ
って、信頼性に富み、自動化が容易な、光起電力素子の
接続方法を提供することを目的としている。

【００２４】さらに、本発明は、安定した処理ができる
と同時に、高速処理が可能で、非処理表面にエネルギー
吸収媒体が残らないレーザ処理方法、及び光起電力素子
の接続方法を提供することを目的としている。

【００２５】

【課題を解決するための手段】本発明は、前述した問題
点を一度に解決し、上述の目的を達成するものである。
すなわち、本発明は、少なくとも２つ以上の光起電力素
子が電気的に接続された光起電力素子モジュールにおい
て、前記光起電力素子の電気的接続部に、波長０．４〜
２．０μｍの光を少なくとも１０％以上吸収する媒体を
有することを特徴とする光起電力素子モジュールであ
る。

【００２６】また、本発明は、少なくとも２つ以上の光
起電力素子を電気的に接続する工程を有する光起電力素
子モジュールの製造方法において、該工程が、第一の光
起電力素子の一部に波長０．４〜２．０μｍの光を少な
くとも１０％以上吸収する媒体を設け、該媒体に０．４
〜２．０μｍのレーザー光を照射することによって、該
第一の光起電力素子と第二の光起電力素子とを電気的に
接続する工程であることを特徴とする光起電力素子モジ
ュールの製造方法である。

【００２７】さらに、本発明は、少なくとも２つ以上の
光起電力素子を電気的に接続する工程を有する光起電力
素子モジュールの製造方法において、該光起電力素子
は、導電性基板と半導体層と透光性電極とを少なくとも
有し、該工程が、第一の光起電力素子の導電性基板と第
二の光起電力素子の透光性電極との間をレーザー溶接を
用いて電気的に接続する工程であることを特徴とする光
起電力素子モジュールの製造方法である。

【００２８】さらに、本発明は、エネルギー供給手段に
よりエネルギーを与えることで処理を行なう非接触処理
方法であって、被処理材料上に、該エネルギーを吸収す
る非接着媒体を載置し、該エネルギーを前記非接着媒体
に照射することを特徴とする非接触処理方法である。

【００２９】さらに、本発明は、少なくとも２つ以上の
光起電力素子を電気的に接続する工程を有する光起電力
素子モジュールの製造方法において、該工程が、第一の
光起電力素子の一部にエネルギーを吸収する非接着媒体
を載置し、該媒体にエネルギーを照射することによっ
て、該第一の光起電力素子と第二の光起電力素子とを電
気的に接続する工程であることを特徴とする光起電力素
子モジュールの製造方法である。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を用いて説明する。

【００３１】（光起電力素子）本発明で用いられる光起
電力素子の一例の模式的な断面図を、図１２に示す。図
１２中、７０１は基板、７０２は下部電極層、７０３は
半導体層、７０４は上部電極層である。図１２に示す光
起電力素子は、可撓性を有することが望まれる非晶質シ
リコン系太陽電池に好適に適用できるものである。しか
しながら、かかる構成は、非晶質系以外の、単結晶シリ
コン系、多結晶シリコン系、あるいはシリコン以外の半
導体を用いた太陽電池、ショットキー接合型の太陽電池
等にも適用可能である。

【００３２】基板７０１は、非晶質シリコン系のような
薄型の太陽電池の場合に半導体層７０３を機械的に支持
する部材である。基板７０１の材料は導電性でも絶縁性
でもよいが、基板７０１に電極の役割も兼ねさせる場合
には、導電性である必要がある。基板７０１には半導体
層７０３等を設ける際の加熱温度に耐えうる耐久性が要
求される。

【００３３】基板７０１を構成する導電性の材料として
は、例えばＦｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｍｏ、Ａｕ、Ｎ
ｂ、Ｔａ、Ｖ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｐｂ等の金属、又はこれら
の合金、例えば真ちゅう、ステンレス鋼、等の薄板及び
その複合体が挙げられる。

【００３４】基板７０１を構成する電気絶縁性の材料と
しては、ポリエステル、ポリエチレン、ポリカーボネー
ト、セルロースアセテート、ポリプロピレン、ポリ塩化
ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリアミ
ド、ポリイミド、エポキシ樹脂等の耐熱性合成樹脂、又
はこれらとガラスファイバー、カーボンファイバー、ホ
ウ素ファイバー、金属繊維等との複合体、及び、ガラ
ス、セラミック等が挙げられる。

【００３５】（下部電極層）下部電極層７０２は、半導
体層７０３で発生した電力を取り出すための一方の電極
であり、半導体などに対してオーミックコンタクトをと
るような仕事関数を持つことが要求される。

【００３６】下部電極層７０２の材料としては、例え
ば、Ａｌ、Ａｇ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｆ
ｅ、Ｖ、Ｃｒ、Ｃｕ、ステンレス、真ちゅう、ニクロ
ム、ＳｎＯ₂、Ｉｎ₂Ｏ₃、ＺｎＯ、ＩＴＯ（インジウム
錫酸化物）等のいわゆる金属単体又は合金、あるいは透
明導電性酸化物（ＴＣＯ）が用いられる。

【００３７】下部電極層７０２の表面は平滑であること
が望ましいが、光の乱反射を生じさせる場合にはその表
面にテクスチャー処理を施してもよい。また、基板７０
１を導電性基板とした場合には、下部電極層７０２を設
けなくてもよい。

【００３８】下部電極層７０２は、メッキ、蒸着、スパ
ッタリング等の公知の方法で設けることができる。

【００３９】（半導体層）本発明に用いられる光起電力
素子の半導体層７０３としては、薄膜太陽電池に一般的
に使用されている公知の半導体物質を使用することがで
きる。具体的には、ｐｉｎ接合非晶質シリコン層、ｐｎ
接合多結晶シリコン層、ＣｕＩｎＳｅ₂／ＣｄＳ等の化
合物半導体からなる層、等を半導体層７０３として用い
ることができる。

【００４０】半導体層７０３が非晶質シリコン層の場
合、例えば、シランガス等の薄膜を形成する原料ガス
を、プラズマ放電を発生させるプラズマＣＶＤ装置等に
導入することによって、半導体層７０３を形成すること
ができる。また、半導体層７０３がｐｎ接合多結晶シリ
コン層の場合には、例えば、溶融シリコンから薄膜を形
成する方法によって形成することができる。半導体層７
０３がＣｕＩｎＳｅ₂／ＣｄＳ等の化合物半導体からな
る場合には、電子ビーム蒸着法、スパッタリング法、電
析法等の方法で形成することができる。

【００４１】（上部電極層）上部電極層７０４は半導体
層７０３で発生した起電力を取り出すための一方の電極
であり、下部電極層７０２と対になっている。上部電極
層７０４は、下部電極層７０２同様、半導体などに対し
てオーミックコンタクトをとるような仕事関数を持つこ
とが要求される。上部電極層７０４は非晶質シリコンの
ようにシート抵抗が高い半導体を半導体層７０３として
用いた場合に必要であり、結晶系の半導体を用いた場合
にはシート抵抗が低いため特に必要としない。

【００４２】また、基板７０１として不透明なものを用
いた場合、必然的に上部電極層７０４が光入射側に位置
することとなる。この場合、上部電極層７０４は透光性
であることが必要であり、いわゆる透明電極である必要
がある。太陽や白色蛍光灯等からの光を半導体層７０３
内に効率よく吸収させるために、上部電極層７０４の光
透過率は８５％以上であることが好ましい。また、半導
体層７０３で発生した光電流を、半導体層７０３に対し
て平行な方向に効率よく流すために、上部電極層７０４
のシート抵抗値は１００Ω／□以下であることが好まし
い。このような特性を備えた上部電極層に好適な材料と
して、例えばＳｎＯ₂、Ｉｎ₂Ｏ₃、ＺｎＯ、ＣｄＯ、Ｃ
ｄＳｎＯ₄、ＩＴＯ（Ｉｎ₂Ｏ₃＋ＳｎＯ₂）等の金属酸化
物が挙げられる。

【００４３】（非接触処理及び光起電力素子モジュール
の製造方法）本発明にかかる非接触処理としては、電気
部品を始めとする各種部品や金属材料及び非金属材料を
問わない一般構造物のエネルギ照射による溶接や切断、
及び電気部品製造過程でのエッチング処理やパターンニ
ング、及び半導体材料の熱処理などに適用可能である。

【００４４】本発明では、特に光起電力素子をレーザー
溶接する。以下、本発明で用いられるエネルギー供給手
段と、本発明の光起電力素子モジュールの特徴であるエ
ネルギーを吸収する媒体について説明する。

【００４５】（エネルギー供給手段）本発明にかかるエ
ネルギー供給手段としては、光、熱、電磁波が適宜使用
可能であり、光としては、レーザ光、ハロゲン又は遠赤
外ランプ等の光照射による加熱等が挙げられる。

【００４６】本発明のレーザー溶接において用いられる
レーザーとしては、ルビー（Ｃｒ³⁺：Ａｌ₂Ｏ₃）、ＹＡ
Ｇ（Ｎｄ³⁺：Ｙ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂）、リン酸ガラス、ケイ酸ガ
ラス、ＹＬＦ（Ｎｄ³⁺：ＬｉＹＦ₄）、タイサファイア
（Ｔｉ³⁺：Ａｌ₂Ｏ₃）等の固体レーザー、及び、ＣＯ₂
レーザー励起遠赤外、放電励起遠赤外、希ガスイオン等
の気体レーザーが挙げられる。

【００４７】太陽電池等の大電流を流すシステムに使用
する金属材料としては、抵抗によるロスを少なくするた
め低抵抗の材料が好適である。しかしながら、図１３に
示すように、波長０．４μｍ以上の光を金属に照射した
場合の反射率はかなり高いため、波長０．４μｍ以上の
レーザー光を金属の溶接に用いることは難しかった。一
方、波長０．４μｍ以下のレーザー光を用いると、例え
ばエキシマレーザーに見られるように、設備が高価にな
るなどの問題点がある。従って、波長０．４μｍ以下の
レーザー光の使用は、高付加価値製品に限定されてい
た。

【００４８】本発明は、波長０．４μｍ以上のレーザー
光を光起電力素子などの金属溶接に用いることを可能に
したものである。

【００４９】波長０．４μｍ以上のレーザーの中でも特
に固体レーザー（主な固体レーザーの波長は０．４〜
２．０μｍの範囲にある）は気体レーザーと比べて高効
率で高出力のレーザー光が得られ易いという利点があ
り、装置を小型化することができるという利点も有す
る。さらに、その中でもとりわけＹＡＧレーザーは、光
ファイバーによってレーザー光の伝達ができ、レーザー
発信器から離れたところでの溶接などの処理を行うこと
が可能であるといった優れた特性を有しており、光ファ
イバーと出射ユニットの選択によって溶接状態を変更す
ることも可能であり、更には、レーザー光を２〜１０程
度に分岐することも可能である。

【００５０】（エネルギーを吸収する媒体）光を金属に
照射した場合の反射特性は、金属の種類に依存し、図１
３に示したようになっている。光の波長にもよるが、特
に長波長側では、照射光の大部分は反射されてしまう。
例えば、ルビーレーザー光の波長（０．６９μｍ）に近
い０．７μｍにおける各金属の反射率は金：９７．０
％、、銀：９８．５％、銅：９７．５％、アルミニウ
ム：８９．８％である。また、ＹＡＧレーザーの波長
（１．０６μｍ）における各金属の反射率は金：９８．
２％、、銀：９８．９％、銅：９８．５％、アルミニウ
ム：９３．９％である。従って、光起電力素子に使用さ
れる金、銀、銅、アルミニウム等の金属を、ルビーレー
ザー、ＹＡＧレーザー等を用いて溶接することは困難で
あった。

【００５１】＜波長０．４〜２．０μｍのレーザー光を
少なくとも１０％以上吸収する媒体＞そこで、本発明で
は、レーザー光を１０％以上吸収する媒体を溶接面に設
けたことによって、溶接不良を減らし、安定したレーザ
ー溶接を行うことを可能とした。特に、上記媒体として
は、上述した固体レーザーの波長域である０．４〜２．
０μｍでの吸収率が１０％以上とすることが好ましい。

【００５２】レーザー光を１０％以上吸収する媒体を溶
接面に設けることによる効果を図１４に示す。

【００５３】図１４は、レーザー光を照射する金属体と
して反射率の大きい銅箔体、銀メッキ銅箔体（それぞれ
厚さ１００μｍ）を選び、金属体表面に媒体として塗料
を均一に塗布し、ＹＡＧレーザー（波長：１．０６μ
ｍ）を照射し溶接した場合の、媒体の光吸収率と溶接安
定性の関係をグラフ化したものである。ここで、塗料と
しては光吸収率が異なるものを複数用いて評価した。ま
た、溶接は各反射率に対し最適な条件（但し、銅と銀メ
ッキ銅との条件は同一）で行った。さらに、溶接安定性
は、溶接後のサンプルにサーマルサイクルテスト（９０
℃〜−４０℃を２００サイクル）を施した後の接合力が
４．０ｋｇ以上であり、且つ光学顕微鏡による観察で溶
接部に穴あきやクラックが見受けられないものを良品と
判断し、その良品率によって評価した。

【００５４】銅及び銀は、波長１．０６μｍのレーザー
光を９８．０％以上反射させてしまうため、そのままで
は金属体の溶接安定性は４０％以下であり、レーザー溶
接を導入するには無理があった。しかし、図１４に示す
ように、金属体表面に光を吸収する媒体を設けることに
よって金属体の溶接安定性を向上させることができる。
特に、媒体の光吸収率を１０％以上とすることによっ
て、溶接安定性を８０％以上にすることができる。

【００５５】ところで、金属をレーザー溶接するのに必
要なエネルギー（溶接エネルギー）は以下の式で表すこ
とができる。

【００５６】（溶接エネルギー）＝（レーザー出射エネ
ルギー）×（金属の光吸収率）通常、金属をレーザー溶接する場合、金属の表面反射が
あるため、溶接エネルギーよりも大きいエネルギーのレ
ーザー光を照射する必要がある。例えば、金属の光反射
率が９０％の場合には、反射がない金属を溶接する場合
の１０倍のレーザー出射エネルギーが必要である。レー
ザー光が一旦金属内部に導入されると、金属溶融が起こ
り、一旦溶融した金属はレーザー光を吸収しやすくなる
ので、照射されたエネルギーの大部分が溶接エネルギー
となる。ところが、金属体が例えば光起電力素子に用い
られる薄い箔体等の場合、過剰なエネルギーによってレ
ーザー照射部分の温度が金属の融点を超え、金属体に穴
があくことがある。本発明では、レーザー光が照射され
る金属体表面に、波長０．４〜２．０μｍのレーザー光
を吸収する媒体を設けることによって、金属体表面の反
射を抑え、金属体内部にレーザー光が導入され易くして
いる。例えば、５Ｊのエネルギーが必要な溶接を行う際
には、金属の反射率が９０％の場合５０Ｊの出射エネル
ギーが必要だったのが、媒体を設けることで表面反射率
を８０％にすることができれば２５Ｊの出射エネルギー
で溶接を行うことが可能になる。つまり、表面反射が大
きい金属体表面に光吸収媒体を設けることで、レーザー
光の出射エネルギーを大幅に低減することができる。そ
れにより、金属体に穴があくことを防ぐことができる。

【００５７】上記検討では、光を吸収する媒体として塗
料を用いたが、本発明の媒体は、塗料には限られず、絶
縁性材料、導電性材料を問わず適宜選択して用いること
ができる。しかしながら、本発明の媒体に用いられる絶
縁性材料は、溶接時の熱によって溶けるなどして金属体
同士の導電性が確保される材料であることが必要であ
る。

【００５８】具体的には、フェルトペンやインクジェッ
ト法等を用いて、金属体表面に色をつけることによって
も、充分本発明の目的を達成することができる。その際
の色としては、光吸収係数の大きい有色系統が望まし
い。溶接安定性を高めるためには、色ムラの少ないイン
ク塗布方法を用いることが好ましい。例えば、シルクス
クリーン印刷したインクを熱風乾燥炉で硬化するなどさ
まざまな方法を選択することが可能である。

【００５９】また、インクを使用する以外に、例えば黒
ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルム（例え
ば、東レ社製、商品名：ルミラーＸ３０、ＩＣＩ社製、
商品名：メリネックス４２７）等のフィルム材を金属体
表面に密着させ、フィルム側からレーザー光を照射する
ことにより、フィルムも含めて溶接してしまっても良
い。溶接後、このフィルムは取り除いた方が好ましい
が、使用するフィルムの材料によっては取り除かなくて
もよい場合もある。フィルムの厚さを５〜３０μｍとす
ることによって、溶接が安定するとともに、溶接後のフ
ィルム除去が容易になる。

【００６０】さらに、媒体として導電性材料を用いる場
合、光吸収係数の大きい金属材料を適宜選択して用いる
ことができる。具体的には、ステンレスなどの鉄系材
料、Ｎｉや半田によりメッキを施した材料、強酸性液中
で処理を行い金属体表面を酸化又はエッチングした材
料、カーボンブラックをコーティングした材料、導電性
微粒子を分散した材料、等を金属体表面に配置し、導電
性材料も含めて溶接してしまう方法が挙げられる。溶接
後、この導電性材料は取り除いた方が好ましいが、使用
する材料により取り除かなくてよい場合もある。

【００６１】また、金属体自体にＮｉや半田によるメッ
キを施し、Ｎｉ又は半田を光を吸収する媒体とすること
もできる。

【００６２】上述した媒体を用いてＹＡＧレーザーによ
る溶接を行なった場合の溶接安定性の例を図１５に示
す。図１５に示す媒体の詳細は以下の通りである。

【００６３】フェルトペン油性マジックインキＮｏ．５００手塗り光吸収率：１０％シルクスクリーン印刷ＣＴ−５０７９−３Ａ（Ｅｍｅｒｓｏｎ＆Ｃｕｍｉｎｇ社製）印刷機光吸収率：６０％インクジェットプリンターＪＰ−Ｋ２７（日立製作所製）専用印字機光吸収率：２５％黒ＰＥＴテープメリネックス４２７（ＩＣＩ社製）（ルミラーＸ（東レ社製）、又はルミラーＴ（東レ社製）にブラック処理でも可）光吸収率：６０％Ｎｉメッキ厚さ２〜５μｍ光吸収率：５０％表面酸化電解処理光吸収率：２０％いずれの媒体を用いた場合も、溶接安定性７０％以上と
いう良好な結果が得られている。

【００６４】＜非接着媒体＞本発明にかかる非接着媒体
としては、以下に示す材料が適用可能である。

【００６５】エネルギーの反射を抑える特性をもつ、
紙、布、皮、又はステンレス、鋼、ブラックアルマイト
などの金属薄箔、又はポリエチレンテレフタレートフィ
ルム、ポリブチレンテレフタレートフィルム、ポリエチ
レンナフタレートフィルム、ポリシクロヘキシレンジメ
チレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンビスフェ
ノキシカルボキシレートフィルム等のポリエステル類フ
ィルム、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレン等のポ
リオレフィン類フィルム、セルロースアセテートブチレ
ートフィルム、セルロースアセテートプロピオネート等
のセルロース誘導体フィルム、ポリ塩化ビニルフィル
ム、ポリ塩化ビニリデンフィルム等のビニル系樹脂フィ
ルム、或いはポリスチレンフィルム、ポリアミドフィル
ム、ポリイミドフィルム、ポリカーボネートフィルム、
ポリスルフォンフィルム、ポリウレタン樹脂フィルム、
エポキシ樹脂フィルム、フッ素樹脂の高分子フィルム、
及びこれらの高分子フィルムにステンレス箔、鋼箔、ブ
ラックアルマイト箔などの金属薄箔をラミネートした複
合材料が挙げられる。

【００６６】これらのうちでも、少なくとも高分子フィ
ルムを有する場合、薄体で高強度であるばかりでなくエ
ネルギー照射時に高分子フィルムが溶解及び揮発するの
で、エネルギー照射後さらに容易に取り除くことができ
る。また高分子フィルムは長尺で供給されることが多く
量産性に富む。

【００６７】また、磁気テープである場合には、本発明
の効果を最も満足することができる。すなわち、安定し
た加工性、離型性、高速処理に優れている。さらに、磁
気テープの磁気面を被処理材料に密着させることによっ
て、より離型性を向上することができる。

【００６８】更に、非接着媒体の被処理材料に密着する
面の、表面粗さが０．１〜５０００ｎｍであることが好
ましい。５０００ｎｍ以下である場合、図２１に示すよ
うに該非接着媒体が、例えばレーザ光を効率よく被処理
材料内へ導く。また該非接着媒体の被処理材料に密着す
る面が表面粗さが二乗平均で０．１ｎｍ以上である場
合、例えば、図２２に示すようにレーザ処理時に該非接
着媒体の被処理材料への引っ付きが少なく、レーザ処理
後に該非接着媒体を容易に取り除くことができる。

【００６９】少なくともエネルギー照射により処理され
る被処理材料に接する側に、表面粗さが二乗平均で０．
１乃至５０００ｎｍの凹凸を設ける方法として、材料自
体の持つ特性である場合や、エッチングや放電による表
面処理を行なう場合、プレスや引っ掻きによる表面形状
変形を行なう場合、高分子フィルムにカーボンブラック
や顔料等の有色材料を練り込場合、または、選択した材
料を塗布又は蒸着する場合などがある。

【００７０】例えばポリエチレンテレフタレートフィル
ムを例にとると、特公昭３０−５６３９号公報に開示さ
れるように、原料ポリマーの重合媒体の選択、あるいは
無機粒子を添加することでフィルム表面の突起を調整可
能である。具体的にはＳｉＯ₂、ＴｉＯ₂、ＣａＣＯ₃、
Ａｌ₂Ｏ₃等の酸化物、あるいは無機塩等を原料ポリマー
の重合段階又は延伸前のペレット溶融の段階で添加する
方法などが挙げられる。

【００７１】また、塗布又は蒸着する材料としてはカー
ボンブラック、グラファイト、酸化チタン、硫酸バリウ
ム、硫化亜鉛、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、酸
化亜鉛、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、二硫化タ
ングステン、二硫化モリブデン、窒化ホウ素、二硫化
錫、二硫化珪素、酸化クロム、アルミナ、炭化珪素、酸
化セリウム、コランダム、人造ダイヤモンド、酸化鉄、
ザクロ石、ガーネット、ケイ石、窒化珪素、炭化モリブ
デン、炭化ホウ素、炭化タングステン、炭化チタン、ケ
イソウ土、ドロマイト、樹脂性の粉末などの潤滑剤、研
磨剤、帯電防止剤、分散剤、顔料、及び／或いは併用し
てフタロシアニン染料、アゾ染料、アントラキノン染
料、インジゴイド染料、ニトロおよびニトロソ染料、キ
ノリン染料、メチン染料、チアゾール染料、キノンイミ
ン染料、アジン染料、オキサジン染料、チアジン染料、
アゾイック染料、ジフェニルメタン染料、トリフェニル
メタン染料、キサンテン染料、アクリジン染料、酸化染
料、硫化染料、フタレイン染料、アミノケトン染料、オ
キシケトン染料等を含有させた場合が挙げられる。

【００７２】例えば、紙、布、又はカーボンブラック等
の顔料をノズル式コーターにて塗布した材料などは、例
えばレーザ処理時の熱により融けた「かす」が被処理材
料に引っ付きにくいので、非接着の反射防止材料とし
て、より好意的に使用される。

【００７３】上記非接着媒体の供給手段としては、シー
ト状又はロール状など特に限定はないが、着脱可能で供
給されることが望ましく、また、量産性を考慮する場合
には連続で供給されることが望ましい。

【００７４】シート状で供給される場合は、処理終了ご
とに交換が必要であったり、再度同じ位置にエネルギが
照射されないように位置をずらす手段が必要であったり
する為、より好ましくはロール状で供給され、かつ処理
後に巻き取られることが望ましい。ロール状の場合に
は、簡単な送り出し機構と巻き取り機構で連続的に供給
でき、量産性を向上することができる。

【００７５】（被処理材料）被処理材料としては、各種
の金属材料及び非金属材料が適用可能であり制限はない
が、特に使用するエネルギに対する吸収特性が低い材料
に対して有効である。より具体的には、使用するエネル
ギに対して４０％以上の反射率を有する高反射材料、も
しくは４０％以上の透過率を有する材料に対して有効で
ある。

【００７６】具体的な金属材料としてＦｅ、Ｎｉ、Ｃ
ｒ、Ａｌ、Ｍｏ、Ａｕ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｖ、Ｔｉ、Ｐｔ、
Ｐｂ、Ａｇ、Ｃｕ等のいわゆる金属、又はこれらの合
金、例えばステンレス鋼、真ちゅう、ニクロムなどが用
いられる。特に、電気部品などの電流を流す電極に使用
する金属材料としては抵抗ロスを少なくするため低抵抗
な金、銀、銅、アルミニウムなどの材料が好ましく使わ
れるが、前述したように、これらの各金属に対するレー
ザ光の反射特性が高く（図１３）、波長０．４μｍ以上
のレーザ光を直接金属に照射しレーザ加工することは難
しかった。しかし、波長０．４μｍ以下のレーザ光は例
えばエキシマレーザに見受けられるように設備が高価に
なることや、溶接、切断などに必要な高エネルギーが得
られにくいなど使用範囲限定されてきた。

【００７７】また、非金属材料として、ポリエステル、
ポリエチレン、ポリカーボネート、セルロースアセテー
ト、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリ
デン、ポリスチレン、ポリアミド、ポリイミド、エポキ
シ樹脂、フッ素樹脂の合成樹脂、又はこれらとガラスフ
ァイバー、カーボンファイバー、ホウ素ファイバー、及
びガラス、セラミック等が挙げられる。

【００７８】電気部品製造過程でのエッチング処理やパ
ターンニングなどでレーザ光により除去される材料、及
び熱処理される半導体材料などは、例えば単結晶シリコ
ン、多結晶シリコン、アモルファスシリコン、ＣｕＩｎ
Ｓｅ₂／ＣｄＳ等の化合物シリコン、及びＳｎＯ₂、Ｉｎ
₂Ｏ₃、ＺｎＯ、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）が挙げら
れる。

【００７９】本発明の接続方法は、少なくとも２つ以上
の光起電力素子を電気的に直列又は並列に接続して光起
電力素子モジュールを製造する際に、信頼性が高く、自
動化が容易な接続方法についての本発明者の実験及び詳
細な検討によって実現されたものであり、以下のような
作用を奏する。

【００８０】（１）従来法と比較して、短時間で作業が
完了することに加え、溶接点が極小であるので、熱によ
り悪影響を受ける部分が少ない。それにより、半導体固
有の特性分の電力をほぼ完全に取り出すことができる。
かかる作用は、レーザー溶接される一部分をエッチング
ラインなどにより有効域と分離しておくことによりさら
に高めることができる。

【００８１】（２）金属基板上に半導体素子を設けた光
起電力素子の接続においては、エッチングラインなどに
より有効域と分離しておいた金属基板を直接端子取り出
し電極として利用できるので、端子形成の工程を省くこ
とができ、非発電領域を少なくする事ができる。この
点、金属基板以外の導電性基板を用いても同様である。

【００８２】（３）隣接する光起電力素子同士を電気的
に接続する際に、半導体素子の電極部に金属体を設け、
隣接する光起電力素子の金属体同士をレーザー溶接を用
いて電気的に接続するので、半導体が受ける熱の悪影響
を殆ど心配する必要がなくなるばかりでなく、接続形態
の制約がなくなり、任意の設計が可能となる。

【００８３】（４）光起電力素子の半導体層と集電電
極、及び光起電力素子の集電電極と電極部に設ける金属
体の接合、等を導電性接着剤を用いて行うことで工程の
簡略化ができる。この点、従来のように半田を用いた場
合には、半田を溶融固定する際の加熱により導電性接着
剤が劣化し歩留まりが低下するという問題が発生してい
たが、本発明によってかかる問題点は解決され、光起電
力素子モジュールの製造工程に導電接着剤を用いること
が可能となった。

【００８４】（５）レーザー光を用いて金属体同士を溶
接する場合には、金属材料により図１３に示すような反
射特性があり、金属の表面反射ロス分、実際に溶接に必
要なエネルギーよりも大きいエネルギーのレーザー光を
照射する必要がある。しかし一旦金属内部にレーザー光
が導入されると金属溶融が起こり、一旦溶融した金属は
レーザー光を吸収しやすくなるので、照射されたエネル
ギーの大部分が溶接エネルギーとなる。この時、金属体
が例えば薄膜の光起電力素子に用いられる薄い箔体など
の場合に、過剰なエネルギーによりレーザー照射部分の
温度が金属の沸点を超え、金属体に穴があくことがあ
る。本発明では、金属体表面に波長０．４〜２．０μｍ
のレーザー光を１０％以上吸収する媒体を設けること
で、金属体表面の反射を抑え、金属体内部にレーザー光
が導入され易いようにすることができる。それにより、
レーザーの出射エネルギーを抑える事ができ表面反射の
大きな金属の溶接を簡便にすることができるのに加えて
溶接強度が安定して得られるので、高信頼性の光起電力
素子モジュールを提供することができる。また、出射エ
ネルギーを抑えることができることによって高価な出射
ランプの寿命を延ばすことができるので、ランニングコ
ストを抑えることができる。

【００８５】（６）金属体を金、銀、銅、ステンレス、
アルミニウムのうち少なくとも一つを主成分とすること
により、優れた太陽電池を提供することができる。光起
電力素子により発生した電力を外部に取り出す部材であ
る金属体は、取り出しロスを最小にするために導電性の
良い材料であることが要求されるのに加えて、長期にわ
たって安定しているなどの耐候性の優れた材料であるこ
とが求められている。即ち、金、銀、銅、ステンレス、
アルミニウムのいずれかを使用することにより、高導電
性で抵抗損失の少ない光起電力素子モジュールを提供す
ることができる。中でも、ステンレスを使用することに
より、防錆性が高く、高耐候性の光起電力素子モジュー
ルを比較的安価に提供することができる。

【００８６】（７）レーザー光が照射される金属体表面
に、波長０．４μｍ〜２．０μｍのレーザー光を１０％
以上吸収する媒体を設ける手段として、光起電力素子に
使用する金属体部品自体の一部を媒体としてしまう方法
と、製造工程で補助的に媒体を供給する方法とがあり、
適宜選択して用いることができる。金属体自体の一部を
媒体としてしまう方法としては、強酸性液中で処理を行
い金属体表面を酸化又はエッチングする方法、金属体表
面にメッキを施す方法、金属体表面にカーボンブラック
をコーティングする方法、等を用いることができる。ま
た、媒体を製造過程で補助的に供給する方法としては、
表面反射率の低い材料を金属体表面に密着させ、この表
面反射の低い材料側からレーザー光を照射し、この表面
反射の低い材料とも溶接してしまう方法がある。溶接
後、この表面反射の材料側は取り除く方が好ましいが、
材質によっては取り除かなくてもよいこともある。

【００８７】（８）金属体表面に設けるレーザー光を吸
収する媒体が有色インクである場合、最も簡便に媒体を
設けることができるといえる。有色インクを設ける方法
としては、フェルトペンで塗布する方法、インクジェッ
トによりインクを飛ばす方法、シルクスクリーン印刷に
より印刷する方法、等を適宜使用することができる。レ
ーザー光を反射し易い金属であっても表面に着色インク
を設けることで、金属内部にレーザー光を容易に導入で
き、安定した溶接強度を得ることができるので、高信頼
性の光起電力素子モジュールを形成できる。

【００８８】（９）金属体表面に設けるレーザー光を吸
収する媒体を厚さ５〜３０μｍのフィルムとした場合
に、最も安定した溶接強度が得られる。フィルム特性に
より使用するレーザーの波長にあわせてフィルム材料を
選べるだけでなく、厚みなどの品質管理上においても有
利である。また、フィルム側からレーザー光を照射しフ
ィルムと金属体とを同時に溶接してしまう場合に、フィ
ルムの厚みを５〜３０μｍとすることで溶接後にフィル
ムを簡単に引き剥がすことができる。

【００８９】（１０）金属体表面に設けるレーザー光を
吸収する媒体が少なくともＦｅ、Ｎｉもしくは半田から
なる場合には、溶接強度安定性が得られるばかりでな
く、予め金属体表面にＦｅ，Ｎｉもしくは半田をメッキ
などの手段を用いて設けておくことによって、作業数を
減らすことができる。また、光起電力素子により発生し
た電力を外部に取り出す部品である金属体に付帯する材
料は、取り出しロスを最小限にするために導電性の良い
材料が求められていることと、長期にわたって安定して
いるなどの耐候性に優れた材料が求められていることか
ら、例えば金属体として銅を用いる時にはＦｅメッキ、
Ｎｉメッキ、半田メッキ等の処理をした材料を用いるこ
とが好ましい。

【００９０】本発明の非接触処理は、例えば光起電力素
子などの電気部品に良く使われる金、銀、銅、アルミニ
ウムなどの高反射材料へ、例えばレーザ光や、ハロゲン
光を用いて切断又は溶接等を行なう非接触処理を行なう
際に、本発明者らの実験により得た知見をさらに詳細に
検討を加えたものであり、上記（１）〜（６）の作用に
加え、以下の作用が奏される。

【００９１】（１１）エネルギー供給手段よりエネルギ
ーを与えることで処理を行なう非接触処理方法であっ
て、被処理材料上に、該エネルギーを吸収する非接着媒
体を載置し、該エネルギーを前記非接着媒体に照射する
方法は、載置する媒体の物理的特性により反射率が決ま
るので安定的に非接触処理が行なえことに加え、さらに
非接触処理後、該非接着の反射防止材料を容易に取り除
くことができるので、高速処理が可能である。

【００９２】（１２）該非接着媒体の被処理材料に密着
する面の表面粗さが二乗平均で０．１乃至５０００ｎｍ
であることによって、より安定した溶接が得られると同
時に、非接着の反射防止材料を取り除くことが容易にな
る。すなわち、５０００ｎｍ以上である場合、両者の密
着性が悪くエネルギを効率よく被処理材料内へ導くこと
ができず、安定した処理を行なえない。また０．１ｎｍ
以下である場合、密着性は良くなるが、逆にエネルギ照
射時に該非接着媒体の被処理材料への引っ付きが激しく
なり、処理後に該非接着媒体を容易に取り除くことがで
きなくなる。

【００９３】（１３）前記非接着媒体が、少なくとも高
分子フィルムを有する場合、例えばカーボンブラックを
練り込んだポリエチレンテレフタレートフィルムや、ポ
リエチレンナフタレートフィルムの表面にカーボンブラ
ックを塗布又は蒸着したものや、ステンレス箔をラミネ
ートした材料が挙げられるが、このような材料は薄体で
高強度であるばかりでなくエネルギ照射時に高分子フィ
ルムが溶解及び揮発するので、エネルギ照射後さらに容
易に取り除くことができる。また高分子フィルムは長尺
で供給されることが多く量産性に富む。

【００９４】（１４）前記非接着媒体が磁気テープであ
る場合には、本発明の効果を最も満足することができ
る。すなわち、安定した加工性、離型性、高速処理に優
れている。さらに、磁気テープの磁気面を被処理材料に
密着させることによって、より離型性を向上することが
できる。

【００９５】（１５）本発明の、処理方法は非接触のエ
ネルギを効率よく被処理材料に導くことを目的としたも
のであり、特にそのエネルギとしては光、熱、電磁波に
適している。

【００９６】（１６）非接着媒体を被処理材料を押えな
がら、エネルギを前記反射防止材料に照射するので、両
者の安定した密着性が得られ、処理が安定する。

【００９７】（１７）エネルギ照射により非接着媒体が
除去されることで、または／かつ非接触処理後に非接着
媒体が取り除かれるので、非接触処理後に被処理部に該
非接着媒体が残らない、よって外観上の不都合及び後工
程の不具合を未然に防ぐことができる。

【００９８】（１８）非接着媒体がロール状で供給さ
れ、エネルギ照射後に巻き取られることによっては、連
続的に非接着媒体を供給することができる為、量産性に
富み、かつ処理速度が向上する。

【００９９】（１９）また、本発明の非接触処理は、安
定した処理を目的としたものである為、特にその処理と
しては、溶接、切断に適している。

【０１００】（２０）被処理材料が電気部品の電極であ
ることによっては、安定で確実な接合が可能であり、特
に光起電力素子の電極である場合には、電極部に非接着
の反射防止材料の残存がなく、外観性が向上し、また、
パッケージ材料との相性を気にしなくてよいという利点
がある。

【０１０１】

【実施例】以下、本発明の実施例を示す。

【０１０２】（実施例１）図１、図２は、本発明の実施
例１にかかる光起電力素子モジュールの外観を示す模式
図である。図１（ａ）は光起電力素子を受光面側から見
た平面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）で示す光起電
力素子のＸ−Ｘ’断面図である。また、図２（ａ）は２
つの光起電力素子を直列に接続したものを受光面側から
見た平面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）の直列接続
部分の拡大図であり、図２（ｃ）は図２（ｂ）の断面図
である。

【０１０３】図１（ａ）中、１００は、基板１０２、下
部電極層１０３、光起電力機能を有する非晶質シリコン
からなる半導体層１０４、上部電極層１０５を含む３０
０ｍｍ×２８０ｍｍの光起電力素子である。

【０１０４】本実施例では、光起電力素子全体を支える
基板１０２としては厚さ１５０μｍのステンレス板を用
いた。基板１０２上には、下部電極層１０３として、厚
さ約２０００ÅのＡｌ層、厚さ約１３０００ÅのＺｎＯ
層をスパッタリング法によって順次形成した。また、半
導体層１０４は、プラズマＣＶＤ法により、基板側から
ｎ型、ｉ型、ｐ型、ｎ型、ｉ型、ｐ型の各層を順次積層
して形成した。厚さは順に、１５０、４０００、１０
０、１００、８００、１００Å程度とした。また、上部
電極層１０５は、厚さ約７００Åの酸化インジウム薄膜
からなる透明電極層であって、Ｏ₂雰囲気中でＩｎを抵
抗加熱法を用いて蒸着することにより形成した。さら
に、光起電力素子の外周切断時に発生しうる基板と透明
電極との短絡の悪影響が有効受光領域に及ばないように
するため、上部電極層１０５上にＦｅＣｌ₃、ＡｌＣｌ₃
等を含むエッチングペーストをスクリーン印刷によって
塗布し、加熱後洗浄することによって、該上部電極層１
０５の一部を線状に除去し、エッチングライン１０１を
形成した。

【０１０５】その後、該光起電力素子の裏面側（基板１
０２側）端部一辺（２８０ｍｍの辺）の近傍に、幅１０
ｍｍ、長さ２８５ｍｍ、厚さ１００μｍの銅箔ストリッ
プを特開平８−１３９３４９号に記載の方法を用いて形
成し、裏面側導電性箔体１０９とした。この時、図１
（ａ）に示すように銅箔ストリップの片側が光起電力素
子１００の外側に延びるようにしておいた。

【０１０６】その後、光起電力素子の表面側（上部電極
層１０５側）端部一辺に、前記裏面側導電性箔体１０９
と対向するように、幅１０ｍｍ、長さ２８０ｍｍ、厚さ
５０μｍのポリイミドを基材とする絶縁接着性テープ１
０８を貼った。

【０１０７】続いて、予めカーボンペーストを１００μ
ｍ径の銅ワイヤーにコートしたカーボンコートワイヤー
を光起電力素子の表面側に形成して集電電極１０６とし
た。その際、カーボンコートワイヤーは、前記絶縁性テ
ープと直交するように、１４ｍｍピッチで、上部電極層
１０５及び絶縁接着テープ１０８上に連続的に形成し
た。

【０１０８】更に、前記絶縁接着テープ１０８上に、集
電電極１０６のさらなる集電電極である表面側導電性箔
体１０７を形成した。ここで、表面側導電性箔体１０７
は、幅２０ｍｍ、長さ２８５ｍｍ、厚さ１００μｍの銅
箔ストリップを、絶縁接着テープ１０８上に、集電電極
１０６の一部を挟むような状態で配置し、２００℃、３
ｋｇ／ｃｍ²、１８０秒の条件で加熱加圧固定すること
により形成した。この時、図１（ａ）に示すように銅箔
ストリップの片側が、裏面側導電性箔体１０９と反対側
に、光起電力素子１００の外側に延びるようにしておい
た。

【０１０９】このようにして作製した光起電力素子を発
電用途に使用するために、複数の光起電力素子を電気的
に直列接続して光起電力素子モジュールを作成した。接
続方法を、図２（ａ）〜（ｃ）を用いて説明する。

【０１１０】まず、図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、
隣りあう二つの光起電力素子を、光起電力素子１の表面
側導電性箔体１０７の一部と光起電力素子２の裏面側導
電性箔体１０９の一部とが３ｍｍの長さでオーバーラッ
プするように配置した。

【０１１１】次に、光起電力素子１の表面側導電性箔体
１０７と光起電力素子２の裏面側導電性箔体１０９とが
重なり合った部分にレーザー光を照射し溶接すること
で、両者を機械的且つ電気的に接続した。ここで１１０
は溶接点である。金属を溶接するような高出力のエネル
ギーを照射できるレーザーとしては、波長０．４μｍ以
上のレーザーが好ましく、波長０．４〜２．０μｍの固
体レーザーが特に好ましい。用いうるレーザーとして
は、ＹＡＧレーザー、リン酸ガラスレーザー、ケイ酸ガ
ラスレーザー、ＣＯ₂レーザー等が挙げられるが、本実
施例ではＹＡＧレーザー（波長：１．０６μｍ）を用い
て、出射エネルギー１５．０Ｊ、パルス幅５．０ｍｓ、
溶接点径０．５ｍｍ、溶接点数６点の条件で溶接を行な
った。

【０１１２】その後、レーザー溶接部の電気抵抗を測定
すると０．０１３Ωであった。光起電力素子１００の性
能は、有効面積８０９．０ｃｍ²、発生電流密度５．３
８Ａ、発生電流５．３８Ａ、発生電圧１．２Ｖ、発生電
力６．４５Ｗであることから、レーザー溶接部における
抵抗損失は０．９ｍＷである。これは、光起電力素子１
００の発生電力のわずか０．０１５％にすぎない。

【０１１３】また、レーザー溶接部の引っ張り破断強度
を測定したところ８〜１５ｋｇであった。

【０１１４】本実施例において、レーザー溶接の所要時
間は、光起電力素子１、２の搬入及び位置決めに２．０
秒、溶接（レーザー光出射端の移動を含む）に３．５
秒、排出に１．０秒であり、計６．５秒で２つの光起電
力素子の接続が完了した。

【０１１５】即ち、本実施例によれば、従来例に比べ高
速で信頼性の高い直列型光起電力素子モジュール及びそ
の製造方法を提供することができる。

【０１１６】（実施例２）図３、図４は、本発明の実施
例２にかかる光起電力素子モジュールの外観を示す模式
図である。図３（ａ）は光起電力素子を受光面側から見
た平面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）で示す光起電
力素子のＸ−Ｘ’断面図である。また、図４（ａ）は２
つの光起電力素子を直列に接続したものを受光面側から
見た平面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）の直列接続
部分の拡大図であり、図４（ｃ）は図４（ｂ）の断面図
である。

【０１１７】本実施例は、レーザー光が照射される部分
に、光を吸収する媒体として予めＮｉメッキを施した材
料を用いる例である。

【０１１８】図３（ａ）中、２００は、基板２０２、下
部電極層２０３、光起電力機能を有する非晶質シリコン
からなる半導体層２０４、上部電極層２０５を含む３０
０ｍｍ×２８０ｍｍの光起電力素子である。また、２０
１はエッチングライン、２０６は集電電極、２０７は集
電電極２０６のさらなる集電電極である表面側導電性箔
体、２０８は絶縁接着性テープ、２０９は裏面側導電性
箔体である。これらは、実施例１と同一の材料を用い、
同様の手法で作製した。但し、表面側導電性箔体２０
７、及び裏面側導電性箔体２０９は、光起電力素子２０
０からはみ出さないような大きさに形成した。

【０１１９】上記光起電力素子を複数、電気的に直列接
続した。接続方法を、図４（ａ）〜（ｃ）を用いて説明
する。

【０１２０】本実施例では、接続部材２１１を用いて接
続を行った。まず、接続部材である金属体２１１を図４
（ｃ）に示すように、光起電力素子１と光起電力素子２
に接触するように配置した。次に、出射エネルギーを
６．０Ｊとした以外は実施例１同様にしてＹＡＧレーザ
ーを照射（図４（ｃ）の矢印参照）して溶接を行なっ
た。２１０は溶接点である。金属体２１１としては、安
価で導電性の優れた銅材に、ＹＡＧレーザーの波長
（１．０６μｍ）における光吸収率が５０％程度のＮｉ
材を２μｍの厚さでメッキしたＮｉメッキ銅材料（幅１
０ｍｍ、長さ２７５ｍｍ、厚さ１００μｍ）を使用し
た。ＹＡＧレーザーを照射した際の光吸収率は、Ｎｉの
方が銅よりも格段に高い（金属表面での反射によるロス
が少ない）ため、ＹＡＧレーザーの出射エネルギーを抑
えることができた。そこで、本実施例では、ＹＡＧレー
ザーの出射エネルギーを６．０Ｊとしたが、この条件で
も実施例１同様に良好な溶接結果が得られた。

【０１２１】本実施例においては、金属材料（銅材料）
にメッキ（Ｎｉメッキ）することによって媒体を設けた
が、カーボンブラックでコーティングした金属体を用い
ることによっても、前述したとおり図１５に示す効果が
得られた。

【０１２２】即ち、本実施例によれば、実施例１よりも
低コストで、従来例に比べ高速で信頼性の高い直列型光
起電力素子モジュール及びその製造方法を提供すること
ができる。

【０１２３】（実施例３）図５、図６は、本発明の実施
例３にかかる光起電力素子モジュールの外観を示す模式
図である。図５（ａ）は光起電力素子を受光面側から見
た平面図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）で示す光起電
力素子のＸ−Ｘ’断面図である。また、図６（ａ）は２
つの光起電力素子を直列に接続したものを受光面側から
見た平面図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）の直列接続
部分の拡大図であり、図６（ｃ）は図６（ｂ）の断面図
である。

【０１２４】本実施例は、レーザー光が照射される部分
に、光を吸収する媒体として予め有色インクを塗布した
例である。

【０１２５】図５（ａ）中、３００は、基板３０２、下
部電極層３０３、光起電力機能を有する非晶質シリコン
からなる半導体層３０４、上部電極層３０５を含む３０
０ｍｍ×２８０ｍｍの光起電力素子である。また、３０
１はエッチングライン、３０６は集電電極、３０７は集
電電極３０６のさらなる集電電極である表面側導電性箔
体、３０８は絶縁接着性テープ、３０９は裏面側導電性
箔体である。これらは、実施例１と同一の材料を用い、
同様の手法で作製した。

【０１２６】上記光起電力素子を複数、電気的に直列接
続した。接続方法を、図６（ａ）〜（ｃ）を用いて説明
する。

【０１２７】まず、図６（ａ）〜（ｃ）に示すように、
隣りあう二つの光起電力素子を、光起電力素子１の表面
側導電性箔体３０７の一部と光起電力素子２の裏面側導
電性箔体３０９の一部とが３ｍｍの長さでオーバーラッ
プするように配置した。

【０１２８】次に、光起電力素子１の表面側導電性箔体
３０７と光起電力素子２の裏面側導電性箔体３０９とが
重なり合った部分に光を吸収する媒体として有色インク
３１３（波長１．０６μｍにおける吸光率３０％）を青
色フェルトペン（油性マジックインキＮｏ．５００）を
用いて塗布した。その後、有色インク３１３が塗布され
た領域中の溶接点３１０に実施例２と同様の条件でＹＡ
Ｇレーザーを照射し、両導電性箔体を機械的且つ電気的
に接続した。ここで、ＹＡＧレーザーの代わりに、例え
ば、波長０．４〜２．０μｍの固体レーザーを用いても
よい。

【０１２９】本実施例によれば、実施例２と同様に良好
な結果が得られた。

【０１３０】また、本実施例の有色インク３１３として
吸光率１０％の有色インク（水色フェルトペン）を用い
ても同様の結果が得られた。さらに、フェルトペンを用
いる代わりに、インクジェットやシルクスクリーン印刷
を用いても同様の効果が得られた。

【０１３１】（実施例４）図７、図８は、本発明の実施
例４にかかる光起電力素子モジュールの外観を示す模式
図である。図７（ａ）は光起電力素子を受光面側から見
た平面図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）で示す光起電
力素子のＸ−Ｘ’断面図である。また、図８（ａ）は２
つの光起電力素子を並列に接続したものを受光面側から
見た平面図であり、図８（ｂ）は図８（ａ）の並列接続
部分の拡大図であり、図８（ｃ）は図８（ｂ）の断面図
である。

【０１３２】本実施例は、金属基板同士を、レーザー溶
接によって並列接続した例である。図７（ａ）中、４０
０は、基板４０２、下部電極層４０３、光起電力機能を
有する非晶質シリコンからなる半導体層４０４、上部電
極層４０５を含む３００ｍｍ×２８０ｍｍの光起電力素
子である。また、４０１はエッチングライン、４０６は
集電電極、４０７は集電電極４０６のさらなる集電電極
である表面側導電性箔体、４０８は絶縁接着性テープで
ある。これらは、実施例１と同一の材料を用い、同様の
手法で作製した。但し、金属基板４０２自体を裏面側の
端子として用いるので、裏面側導電性箔体は特に設けな
かった。また、表面側導電性箔体４０７は、光起電力素
子４００からはみ出さないような大きさに形成した。

【０１３３】上記光起電力素子を複数、電気的に並列接
続した。接続方法を、図８（ａ）〜（ｃ）を用いて説明
する。

【０１３４】まず、図８（ａ）〜（ｃ）に示すように、
隣り合う二つの光起電力素子を、光起電力素子１の基板
４００と光起電力素子２の基板４００とが密着するよう
に配置した。そして、ＹＡＧレーザーを用いて該両基板
が密着する部分にレーザー光を照射し、基板同士を溶接
接続した。本実施例ではＹＡＧレーザーを用いたが、前
述した他のレーザーを用いることも可能である。本実施
例では、基板４００としてＦｅを主成分とするステンレ
ス鋼（波長１．０６μｍにおける光吸収率約３０％）を
用いたので、低エネルギーで安定した溶接ができた。

【０１３５】続いて、光起電力素子１の表面側導電性箔
体４０７と光起電力素子２の表面側導電性箔体４０７と
に接するように接続部材である金属体４１１を配置し、
ＹＡＧレーザーを照射することによって溶接を行ない並
列接続した。４１０は溶接点である。金属体４１１は実
施例２の金属体２１１同様のものであり、溶接条件も実
施例２同様とした。

【０１３６】本実施例によれば、低コストで、表面側も
裏面側も安定した溶接を行うことができ、良好な接続安
定性を有する並列型光起電力素子モジュール及びその製
造方法を提供することができる。

【０１３７】（実施例５）図９、図１０は、本発明の実
施例５にかかる光起電力素子モジュールの外観を示す模
式図である。図９（ａ）は光起電力素子を受光面側から
見た平面図であり、図９（ｂ）は図９（ａ）で示す光起
電力素子のＸ−Ｘ’断面図である。また、図１０（ａ）
は２つの光起電力素子を直列に接続したものを受光面側
から見た平面図であり、図１０（ｂ）は図１０（ａ）の
直列接続部分の拡大図であり、図１０（ｃ）は図１０
（ｂ）の断面図である。

【０１３８】本実施例は、レーザー光が照射される部分
に、光を吸収する媒体として予めフィルムを配置した例
である。

【０１３９】図９（ａ）中、５００は、基板５０２、下
部電極層５０３、光起電力機能を有する非晶質シリコン
からなる半導体層５０４、上部電極層５０５を含む３０
０ｍｍ×２８０ｍｍの光起電力素子である。また、５０
１はエッチングライン、５０６は集電電極、５０７は集
電電極５０６のさらなる集電電極である表面側導電性箔
体、５０８は絶縁接着性テープ、５０９は裏面側導電性
箔体である。これらは、実施例１と同一の材料を用い、
同様の手法で作製した。但し、裏面側導電性箔体５０９
は、光起電力素子５００からはみ出さないような大きさ
に形成した。また、表面側導電性箔体５０７は、幅１０
ｍｍ、長さ２８５ｍｍ、厚さ１００μｍで、その片側が
光起電力素子５００から外側に延びるように配置した。

【０１４０】上記光起電力素子を複数、電気的に直列接
続した。接続方法を、図１０（ａ）〜（ｃ）を用いて説
明する。

【０１４１】まず、図１０（ａ）〜（ｃ）に示すよう
に、隣りあう二つの光起電力素子を、光起電力素子１の
表面側導電性箔体５０７の一部と光起電力素子２の裏面
側導電性箔体５０９の一部とが３ｍｍの長さでオーバー
ラップするように配置した。この時、光起電力素子１と
光起電力素子２との間隔は２ｍｍとなった。

【０１４２】次に、光起電力素子１の表面側導電性箔体
５０７と光起電力素子２の裏面側導電性箔体５０９とが
重なり合った部分に光を吸収する媒体としてフィルム５
１３を配置した。本実施例では、フィルム５１３として
黒ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）テープ（ＩＣ
Ｉ社製メリネックス４２７：波長１．０６μｍにおける
吸光率６５％、厚さ２０μｍ、幅１３ｍｍ）を使用し
た。フィルム５１３表面の溶接点（図示省略）に図１０
（ｃ）の矢印で示すようにＹＡＧレーザーを照射し、両
導電性箔体を機械的且つ電気的に接続した。ここで、Ｙ
ＡＧレーザーの代わりに、例えば、波長０．４〜２．０
μｍの固体レーザーを用いてもよい。

【０１４３】本実施例によれば、実施例２と同様に良好
な結果が得られた。

【０１４４】本実施例のように媒体としてフィルムを用
いる場合、フィルムの厚さは５〜３０μｍとすると溶接
後にフィルムを除去するのが容易になるので好ましい。
フィルムの厚さが５μｍ未満の場合フィルムを引き剥が
す際にフィルムが裂けてしまうというトラブルが発生し
易い。また、フィルムが３０μｍより厚い場合には図１
６に示すようにフィルムの接着力が大きくなりすぎるた
め、引き剥がすのに大きな力が必要となり、溶接した金
属体を変形させてしまったりフィルムを裂けさせてしま
ったりすることがある。なお、図１６中、はルミラー
Ｘ（東レ社製）、はメリネックス４２７（ＩＣＩ社
製）、はＯＰＰシリコン（パナック社製）をそれぞれ
フィルムとして用いたときの結果である。このような接
着力の増大は一定の径のレーザー光により溶融されたフ
ィルム基材（媒体）が金属体に接着されることに起因す
る。これは、フィルム基材が薄く溶融量が少ない場合は
問題にならないが、フィルム基材が一定以上厚くなる
と、溶け出す基材量と接着力とが正の相関を有するよう
になるため問題となる。

【０１４５】なお、本発明は上記実施の形態及び実施例
によって限定されるものではない。

【０１４６】（実施例６）本実施例は電気部品の電極と
なるアルミニウム薄板をレーザ光により切断を行なっ
た。図１７は本発明の実施例６にかかるレーザ処理方法
を示す模式図である。

【０１４７】図１７中、８００はＣＯ₂レーザ励起遠赤
外光の照射を表し、８０１は幅１０ｍｍ、長さ１３ｃ
ｍ、厚さ０．３ｍｍの黒色ポリエチレンテレフタレート
フィルムからなる非接着媒体である。本実施例では非接
着媒体８０１としてＩＣＩ製：メリネックス４２７フィ
ルムを使用したが本発明者らの実験により東レ製：ルミ
ラーＸ３０を使用しても本実施例と同様の性能が確認さ
れている。これら非接着媒体８０１の表面粗さを非接触
光学式の３次元表面組さ計をもちいて測定すると二乗平
均で０．１乃至２ｎｍであった。また、８０２は長さ１
０ｃｍ、厚さ０．５ｍｍのアルミニウム薄板からなる被
処理材料である。

【０１４８】被処理材料８０２はレーザ光照射位置に溝
が形成されている治具（図示せず）に固定され、さらに
被処理材料８０２上のレーザ光が照射される位置に非接
着媒体８０１が載置される。続いて切断位置にレーザ光
を貫通されるために溝を設けた押え治具（図示せず）に
よって、非接着媒体８０１を被処理材料８０２に１ｋｇ
／ｃｍ²の圧力で密着させる。その後、シールドガスと
してＡｒを用い、前記押え治具のレーザ光を貫通させる
溝に沿ってレーザ光８００を照射し、被処理材料８０２
を切断した。レーザ光８００の照射条件は、出射エネル
ギー：２５Ｊ、パルス幅：３ｍｓ、パルス繰返し速度：
１５ＰＰＳ、レーザビーム径：φ０．５ｍｍで行なっ
た。

【０１４９】前記非接着媒体８０１のレーザ光照射部分
はレーザ光の照射により溶融蒸発してなくなる。レーザ
光による切断完了後、押え治具を開放し、さらに残った
非接着媒体８０１をピンセットなどを用いて取り除くこ
とで一連の動作が完了する。本実施例においては、非接
着媒体８０１はピンセットを用いて取り除いたが、例え
ばシールドガスにより吹き飛ばす方法などが適宜用いら
れる。

【０１５０】本実施例において、被処理材料のレーザ光
照射面に非接着媒体８０１を載置するので、切断に必要
なエネルギーを大幅に低減することができた。更に非接
着媒体８０１をレーザ照射後に取り除くので、一連の動
作終了後に該非接着媒体８０１が残ることもなく外観上
や後工程で問題となるようなこともない。

【０１５１】即ち本実施例によれば、従来例に比べ小さ
いエネルギーで所望のレーザ処理が可能となるばかりで
なく、載置する非接着媒体の物理的特性により反射率が
決まるので、安定的にレーザ処理が行なえる。また、非
接着媒体押さえながら処理を行なうので、安定した密着
性が得られ、レーザ処理が安定する。さらに非接着媒体
を載置するだけなので高速処理が可能である。また、レ
ーザ処理後に非接着媒体を容易に取り除くことができる
ので、外観上及び後工程上問題となることもないレーザ
処理方法を提供することができる。

【０１５２】（実施例７）本実施例は光起電力素子の銅
箔材料からなる電極をレーザ光により溶接を行なった場
合である。

【０１５３】図１８、図１９は本発明の実施例７にかか
る光起電力素子モジュールのレーザ処理方法を示す模式
図である。図１８（ａ）は光起電力素子を受光面側から
見た図であり、図１８（ｂ）は図１８（ａ）で示す光起
電力素子のＸ−Ｘ’断面図である。また、図１９（ａ）
は２つの光起電力素子を直列したものを受光面側から見
た平面図であり、図１９（ｂ）は図１９（ａ）の直列接
続部分の拡大図であり、図１９（ｃ）は図１９（ｂ）の
断面図である。又図２０は本実施例にかかる非接着の反
射防止材料の供給方法を示す模式図である。

【０１５４】図１８（ａ）中９００は、基板９０２、下
部電極層９０３、光起電力機能を有する非晶質シリコン
からなる半導体層９０４、上部電極層９０５を含む３０
０ｍｍ×２８０ｍｍ光起電力素子である。

【０１５５】本実施例では、光起電力素子全体を支える
基板９０２としては厚さ１５０μｍのステンレス板を用
いた。基板９０２上には、下部電極層９０３として、厚
さ約２０００ÅのＡｌ層、厚さ約１３０００ÅのＺｎＯ
層をスパッタリング法によって順次形成した。また、半
導体層９０４は、プラズマＣＶＤ法により、基板側から
ｎ型、ｉ型、ｐ型、ｎ型、ｉ型、ｐ型の各層を順次積層
して形成した。厚さは順に１５０、４０００、１００、
１００、８００、１００Å程度とした。また上部電極層
９０５は、厚さ約７００Åの酸化インジウム薄膜からな
る透明電極膜であって、Ｏ₂雰囲気中Ｉｎを抵抗加熱法
にて蒸着することによって形成した。さらに、光起電力
素子の外周切断時に発生しうる基板と透明電極との短絡
の悪影響が有効受光領域に及ばないようにするため、上
部電極層９０５上にＦｅＣｌ₃、ＡｌＣｌ₃等を含むエッ
チングペーストをスクリーン印刷によって塗布し、加熱
後洗浄することによって、該上部電極層９０５の一部を
線状に除去し、エッチングライン９０１を形成した。

【０１５６】その後、該光起電力素子の裏面側（基板９
０２側）端部一辺（２８０ｍｍの辺）の近傍に、幅１０
ｍｍ、長さ２８５ｍｍ、厚さ１００μｍの銅箔ストリッ
プを特開平８−１３９３４９号公報に開示する方法を用
いて形成し、裏面側導電性箔体９０９とした。この時、
図１８（ａ）に示すように銅箔ストリップの片側が光起
電力素子の外側に延びるようにしておいた。

【０１５７】その後、光起電力素子の表面側（上部電極
層９０５側）端部一辺に、前記裏面側導電性箔体９０９
と対向するように、幅１０ｍｍ、長さ２８０ｍｍ、厚さ
５０μｍのポリイミドを基材とする絶縁接着性テープ９
０８を貼った。

【０１５８】続いて、予めカーボンペーストを１００μ
ｍ径の銅ワイヤーにコートしたカーボンコートワイヤー
を光起電力素子の表面側に形成して集電電極９０６とし
た。その際、カーボンコートワイヤーは、前記絶縁性テ
ープと直交するように、１４ｍｍピッチで、上部電極層
９０５及び絶縁接着性テープ９０８上に連続的に形成し
た。

【０１５９】更に、前記絶縁性テープ９０８上に、集電
電極９０６のさらなる集電電極である表面側導電性箔体
９０７を形成した。ここで、表面側導電性箔体９０７
は、幅１０ｍｍ、長さ２８５ｍｍ、厚さ１００μｍの銅
箔ストリップを、絶縁接着性テープ９０８上に、集電電
極９０６の一部を挟むような状態で配置し、２００℃、
１ｋｇ／ｃｍ²、６０秒の条件で加熱加圧固定すること
により形成した。この時、図１８（ａ）に示すように銅
箔ストリップの片側が、裏面側導電性箔体９０９と反対
側に、光起電力素子９００の外側に延びるようにしてお
いた。

【０１６０】このようにして作製した光起電力素子を発
電用途に使用するためには、複数の光起電力素子を電気
的に直列接続して光起電力素子モジュールを作製した。
接続方法を図１９（ａ）乃至（ｃ）を用いて説明する。

【０１６１】まず、図１９（ａ）乃至（ｃ）に示すよう
に、隣りあう２つの光起電力素子を、光起電力素子１の
表面側導電性箔体９０７の一部と光起電力素子２の裏面
側導電性箔体９０９の一部とが３ｍｍの長さでオーバー
ラップ量するように配置した。

【０１６２】その後、前記光起電力素子１の表面側導電
性箔体９０７の一部と光起電力素子２の裏面側導電性箔
体９０９の一部とがオーバーラップしたレーザ溶接部分
に非接着媒体９１３を載置する。非接着媒体９１３とし
て、ポリエチレンテレフタレート又はポリエチレンナフ
タレートの片面にカーボンブラックなどの磁性体が塗布
又は蒸着され、一般に上市されている磁気テープを使用
した。本実施例ではソニー製：Ｔ−１２０ＶＦを使用し
たが、本発明者らの実験によってソニー製：Ｐ６−１２
０ＨＭＰ２、ＶＸＳＴ−１２０ＶＦや松下電器産業製：
ＮＶ−ＳＴ１２０ＸＰＺ、ＮＶ−ＴＴＣ４０ＨＧＫなど
の他の磁気テープ、又はキングジム製ＴＬ−１２Ｋ、松
下電器産業製：ＣＦ−ＰＲ１９０、東芝製：ＪＷ−Ｚ１
８０などの熱転写リボンを使用しても本実施例と同様な
性能が確認されている。これら磁気テープはロール状で
供給されるので、レーザ光処理後、押さえ治具を開放し
テープを送ることで次のレーザ処理に向けた準備が完了
する。また、これら磁気テープの磁性面の表面粗さを測
定したところ二乗平均で５乃至２０ｎｍであった。

【０１６３】更に、非接着媒体９１３である磁気テープ
を、磁性面を被処理材料である光起電力素子１の表面側
導電性箔体９０７側に向けて、押え治具（図示せず）に
より圧力：１０ｋｇ／ｃｍ²で密接する。

【０１６４】次に、押え治具により押さえられた、光起
電力素子１の表面側導電性箔体９０７と光起電力素子２
の裏面側導電性箔体９０９とが重なりあった部分にレー
ザ光を照射し溶接することで、両者を機械的且つ電気的
に接続した。ここで９１０は溶接点である。金属を溶接
するような高出力のエネルギーを照射できるレーザ光と
してはＹＡＧレーザ、リン酸ガラスレーザ、ケイ酸ガラ
スレーザやＣＯ₂レーザ励起遠赤外レーザが一般的に用
いられるが、その中でもとりわけＹＡＧレーザは光ファ
イバーにより、レーザビームが伝達でき、レーザ発振器
から離れた場所で加工できるといった優れた特性を持っ
ており、光ファイバーと出射ユニットの選択により溶接
状態を変更することも可能であり、更には、レーザビー
ムを２乃至１０程度まで分岐することもできるといった
優れた特徴を持っている。

【０１６５】本実施例ではＹＡＧレーザを用いて、出射
エネルギー：６Ｊ、パルス幅：５ｍｓ、レーザ径：０．
６ｍｍ、溶接点数：１２点の条件で溶接を行なった。

【０１６６】図２０をもちいて本実施例にかかる非接着
媒体９１３である磁気テープの供給方法を説明する。図
２０中、９２０はカセットに収納された磁気テープ、９
２１はレーザ光が照射された磁気テープを巻き取るリー
ル、９２２は磁気テープ９１３を、被処理材料である光
起電力素子１の表面側導電性箔体９０７と光起電力素子
２の裏面側導電性箔体９０９の接合部に押さえつける押
え部材である。搬送手段（図示せず）により光起電力素
子１、２の表面側導電性箔体９０７と裏面側導電性箔体
９０９はレーザ処理位置に搬送される。次に、押え治具
９２２により磁気テープ９１３は被処理材料である光起
電力素子１の表面側導電性箔体９０７と光起電力素子２
の裏面側導電性箔体９０９の接合部に押さえつけられ
る。その後、レーザ光９３０を照射し所定のレーザ処理
を行なう。

【０１６７】磁気テープ９１３のレーザ光の照射された
部分は、該溶接の熱により溶融・蒸発する。さらに、磁
気テープ９１３の光起電力素子１の表面側導電性箔体９
０７との密接面に表面粗さが二乗平均で５乃至２０ｎｍ
の磁性体が塗布又は蒸着されているので、溶接終了後、
大部分の磁気テープ９１３は押さえ治具を開放するだけ
で取り除くことが可能である。場合により磁気テープ９
１３が表面側導電性箔体９０７に接着している場合があ
るが、このような場合でも軽く引き離す力を加えれば
（図示せず）、容易に取り除くことが可能である。

【０１６８】その後、磁気テープ９１３を３ｃｍ程送
り、巻き取りリール９２１に巻き取り、磁気テープカセ
ット９２０から未使用の磁気テープを供給するだけで次
のレーザ処理に向けた準備が完了する。また被処理材料
である光起電力素子１、２はレーザ処理終了後直ちに搬
送手段（図示せず）により排出される。

【０１６９】その後、レーザ溶接部の電気抵抗を測定す
ると０．０１３Ωであった。光起電力素子９００の性能
は、有効面積：８０９．０ｃｍ²、発生電流：５．３８
Ａ、発生電圧：１．２Ｖ、発生電力：６．４５Ｗである
ことから、レーザ溶接部における抵抗損失は０．９ｍＷ
である。これは、光起電力素子９００の発生電力：６．
４５Ｗのわずか０．０１５％にすぎない。

【０１７０】また、レーザ溶接部分の引っ張り破断強度
を測定したところ８乃至１５ｋｇであった。

【０１７１】本実施例において、レーザ溶接の所用時間
は、光起電力素子１、２の搬入及び位置決めに２．０
秒、溶接（レーザ光出射端の移動を含む）に３．５秒、
排出に１．０秒であり、計６．５秒で２つの光起電力素
子の接続が完了した。

【０１７２】即ち、本実施例によれば、従来例に比べ低
いエネルギーでレーザ溶接ができるとともに、高速加工
が可能で、外観上及び後工程上問題ない光起電力素子の
直列方法を提供できる。

【０１７３】

【発明の効果】本発明によれば、光起電力素子群の接続
のための加熱が短時間且つ極小的なので、広範囲な加熱
によって半導体層や導電性接着剤などの光起電力素子の
構成部材が劣化することが防止される。

【０１７４】また、短時間で一つの作業が終了するた
め、大量生産が可能である。さらに、半田を用いないの
で、半田かす発生による歩留まり低下やフラックス残り
による被覆材料への悪影響が取り除ける。

【０１７５】加えて、有色インクやフィルムを利用する
ことにより、レーザーの吸収効率を容易に上げることが
でき、安価で生産効率の高い光起電力素子モジュールの
製造方法を提供することができる。

【０１７６】さらに、被処理材料のレーザ光照射面に非
接着媒体を載置し、該非接着媒体と前記被処理材料を押
えながら、レーザ光を前記非接着媒体に照射する非接触
処理方法は、載置する材料の物理的特性により反射率が
決まるので安定的にレーザ処理が行なえる。また、押さ
えながら処理をするので、非接着媒体と被処理材料の安
定した密着が得られ、レーザ処理が安定する。さらに、
材料を載置するだけなので高速処理が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１にかかる光起電力素子モジュ
ールの外観を示す模式図であり、（ａ）は光起電力素子
を受光面側から見た平面図、（ｂ）は（ａ）に示す光起
電力素子のＸ−Ｘ’断面図。

【図２】（ａ）は図１に示す光起電力素子を二つ直列接
続したものを受光面側から見た平面図、（ｂ）は（ａ）
の直列接続部分の拡大図、（ｃ）は（ｂ）の断面図。

【図３】本発明の実施例２にかかる光起電力素子モジュ
ールの外観を示す模式図であり、（ａ）は光起電力素子
を受光面側から見た平面図、（ｂ）は（ａ）に示す光起
電力素子のＸ−Ｘ’断面図。

【図４】（ａ）は図３に示す光起電力素子を二つ直列接
続したものを受光面側から見た平面図、（ｂ）は（ａ）
の直列接続部分の拡大図、（ｃ）は（ｂ）の断面図。

【図５】本発明の実施例３にかかる光起電力素子モジュ
ールの外観を示す模式図であり、（ａ）は光起電力素子
を受光面側から見た平面図、（ｂ）は（ａ）に示す光起
電力素子のＸ−Ｘ’断面図。

【図６】（ａ）は図５に示す光起電力素子を二つ直列接
続したものを受光面側から見た平面図、（ｂ）は（ａ）
の直列接続部分の拡大図、（ｃ）は（ｂ）の断面図。

【図７】本発明の実施例４にかかる光起電力素子モジュ
ールの外観を示す模式図であり、（ａ）は光起電力素子
を受光面側から見た平面図、（ｂ）は（ａ）に示す光起
電力素子のＸ−Ｘ’断面図。

【図８】（ａ）は図７に示す光起電力素子を二つ並列接
続したものを受光面側から見た平面図、（ｂ）は（ａ）
の並列接続部分の拡大図、（ｃ）は（ｂ）の断面図。

【図９】本発明の実施例５にかかる光起電力素子モジュ
ールの外観を示す模式図であり、（ａ）は光起電力素子
を受光面側から見た平面図、（ｂ）は（ａ）に示す光起
電力素子のＸ−Ｘ’断面図。

【図１０】（ｃ）は図９に示す光起電力素子を二つ直列
接続したものを受光面側から見た平面図、（ｂ）は
（ａ）の直列接続部分の拡大図、（ｃ）は（ｂ）の断面
図。

【図１１】従来の光起電力素子モジュールの外観を示す
模式図であり、（ａ）は光起電力素子を受光面側から見
た平面図、（ｂ）は（ａ）に示す光起電力素子のＸ−
Ｘ’断面図、（ｃ）は二つの光起電力素子を直列接続し
たものを受光面側から見た平面図。

【図１２】光起電力素子の構成の概略を示す断面図。

【図１３】金属の反射特性を示すグラフ。

【図１４】媒体の光吸収率と溶接安定性との関係を示す
グラフ。

【図１５】光吸収媒体の溶接安定性を示すグラフ。

【図１６】フィルムの厚さと溶接後のフィルム接着力と
の関係を示すグラフ。

【図１７】実施例６にかかるレーザ処理方法を示す模式
図。

【図１８】本発明の実施例７にかかる光起電力素子モジ
ュールの外観を示す模式図であり、（ａ）は光起電力素
子を受光面側から見た平面図、（ｂ）は（ａ）に示す光
起電力素子のＸ−Ｘ’断面図。

【図１９】（ａ）は図１８に示す光起電力素子を二つ直
列接続したものを受光面側から見た平面図、（ｂ）は
（ａ）の直列接続部分の拡大図、（ｃ）は（ｂ）の断面
図。

【図２０】実施例７の非接触媒体の供給方法を示す模式
図。

【図２１】非接触媒体の二乗平均表面粗さと、溶接の確
実性との関係を示すグラフ。

【図２２】非接触媒体の二乗平均表面粗さと、被処理材
料への接着力との関係を示すグラフ。

【符号の説明】

２００、３００、４００、５００、６００、９００
光起電力素子２０１、３０１、４０１、５０１、６０１、９０１
エッチングライン２０２、３０２、４０２、５０２、６０２、７０１、９
０２基板２０３、３０３、４０３、５０３、６０３、７０２、９
０３下部電極層２０４、３０４、４０４、５０４、６０４、７０３、９
０４半導体層２０５、３０５、４０５、５０５、６０５、７０４、９
０５上部電極層２０６、３０６、４０６、５０６、６０６、９０６
集電電極２０７、３０７、４０７、５０７、６０７、９０７
表面側導電性箔体２０８、３０８、４０８、５０８、６０８、９０８
絶縁接着性テープ２０９、３０９、５０９、６０９、９０９裏面側
導電性箔体２１０、３１０、４１０、９１０溶接点４１１、６１１接続部材５１３光を吸収する媒体８００、９３０レーザー光８０１、９１３非接着媒体８０２被処理材料９２０磁気テープカセット９２１磁気テープ巻き取りリール９２２押え治具

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者都築幸司東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者清水孝一東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者村上勉東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者里井庸修東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者笠井省三東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも２つ以上の光起電力素子が電
気的に接続された光起電力素子モジュールにおいて、前
記光起電力素子の電気的接続部に、波長０．４〜２．０
μｍの光を少なくとも１０％以上吸収する媒体を有する
ことを特徴とする光起電力素子モジュール。
【請求項２】前記光起電力素子が導電性基板と半導体
層とを少なくとも有することを特徴とする請求項１記載
の光起電力素子モジュール。
【請求項３】前記媒体が有色インクである請求項１又
は２に記載の光起電力素子モジュール。
【請求項４】前記媒体が厚さ５〜３０μｍのフィルム
であることを特徴とする請求項１又は２に記載の光起電
力素子モジュール。
【請求項５】前記媒体がＦｅ、Ｎｉ、半田から選ばれ
る少なくとも一種からなることを特徴とする請求項１又
は２に記載の光起電力素子モジュール。
【請求項６】前記媒体が波長１．０６μｍのレーザー
光を１０％以上吸収することを特徴とする請求項１〜５
のいずれかに記載の光起電力素子モジュール。
【請求項７】前記電気的接続部において、前記光起電
力素子のそれぞれに設けられた金属体同士が電気的に接
続されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか
に記載の光起電力素子モジュール。
【請求項８】前記金属体が金、銀、銅、ステンレス、
アルミニウムのうち少なくとも一つが主成分であること
を特徴とする請求項７記載の光起電力素子モジュール。
【請求項９】少なくとも２つ以上の光起電力素子を電
気的に接続する工程を有する光起電力素子モジュールの
製造方法において、該工程が、第一の光起電力素子の一部に波長０．４〜
２．０μｍの光を少なくとも１０％以上吸収する媒体を
設け、該媒体に０．４〜２．０μｍのレーザー光を照射
することによって、該第一の光起電力素子と第二の光起
電力素子とを電気的に接続する工程であることを特徴と
する光起電力素子モジュールの製造方法。
【請求項１０】前記媒体が、有色インクである請求項
９記載の光起電力素子モジュールの製造方法。
【請求項１１】前記媒体が厚さ５〜３０μｍのフィル
ムであることを特徴とする請求項９記載の光起電力素子
モジュールの製造方法。
【請求項１２】前記媒体がＦｅ、Ｎｉ、半田から選ば
れる少なくとも一種からなることを特徴とする請求項９
記載の光起電力素子モジュールの製造方法。
【請求項１３】前記光起電力素子の電極部に金属体を
設け、該金属体表面に前記媒体を設けることを特徴とす
る請求項９〜１１のいずれかに記載の光起電力素子モジ
ュールの製造方法。
【請求項１４】少なくとも２つ以上の光起電力素子を
電気的に接続する工程を有する光起電力素子モジュール
の製造方法において、該光起電力素子は、導電性基板と半導体層と透光性電極
とを少なくとも有し、該工程が、第一の光起電力素子の
導電性基板と第二の光起電力素子の透光性電極との間を
レーザー溶接を用いて電気的に接続する工程であること
を特徴とする光起電力素子モジュールの製造方法。
【請求項１５】前記第一の光起電力素子の導電性基
板、及び／又は、前記第二の光起電力素子の透光性電極
に、金属体が設けられており、該金属体に前記レーザー
光を吸収する媒体を設け、該媒体にレーザー光を照射す
ることによって前記レーザー溶接を行うことを特徴とす
る請求項１４記載の光起電力素子モジュールの製造方
法。
【請求項１６】前記媒体が波長０．４〜２．０μｍの
光を１０％以上吸収することを特徴とする請求項１５記
載の光起電力素子モジュールの製造方法。
【請求項１７】エネルギー供給手段によりエネルギー
を与えることで処理を行なう非接触処理方法であって、
被処理材料上に、該エネルギーを吸収する非接着媒体を
載置し、該エネルギーを前記非接着媒体に照射すること
を特徴とする非接触処理方法。
【請求項１８】前記非接着媒体の、前記被処理材料に
密着する面の表面粗さが二乗平均で０．１乃至５０００
ｎｍであることを特徴とする請求項１７記載の非接触処
理方法。
【請求項１９】前記非接着媒体が、少なくとも高分子
フィルムを有することを特徴とする請求項１７又は１８
に記載の非接触処理方法。
【請求項２０】前記非接着媒体が、磁気テープである
ことを特徴とする請求項１７〜１９のいずれかに記載の
非接触処理方法。
【請求項２１】前記磁気テープの磁気面を前記被処理
材料に密着させることを特徴とする請求項２０記載の非
接触処理方法。
【請求項２２】前記非接着媒体が、波長０．４〜２．
０μｍの光を１０％以上吸収することを特徴とする請求
項１７〜２１のいずれかに記載の非接触処理方法。
【請求項２３】前記エネルギーが、光、熱、または電
磁波のいずれかであることを特徴とする請求項１７〜２
２のいずれかに記載の非接触処理方法。
【請求項２４】前記非接着媒体を、前記被処理材料に
押えながら、該エネルギーを前記非接着媒体に照射する
ことを特徴とする請求項１７〜２３のいずれかに記載の
非接触処理方法。
【請求項２５】前記非接着媒体が、前記エネルギーの
照射により除去されることを特徴とする請求項１７〜２
４のいずれかに記載の非接触処理方法。
【請求項２６】前記非接着媒体を、エネルギー照射後
に、取り除くことを特徴とする請求項１７〜２５のいず
れかに記載の非接触処理方法。
【請求項２７】前記処理が、切断又は溶接処理である
ことを特徴とする請求項１７〜２６のいずれかに記載の
非接触処理方法。
【請求項２８】前記非接着媒体を、ロール状で供給
し、エネルギー照射後に巻き取ることを特徴とする請求
項１７〜２７に記載の非接触処理方法。
【請求項２９】前記被処理材料が、電気部品の電極で
あることを特徴とする請求項１７〜２８のいずれかに記
載の非接触処理方法。
【請求項３０】前記被処理材料が、光起電力素子の電
極であることを特徴とする請求項１７〜２９のいずれか
に記載の非接触処理方法。
【請求項３１】前記被処理材料が、エネルギーの照射
に対して高反射材料であることを特徴とする請求項１７
〜３０のいずれかに記載の非接触処理方法。
【請求項３２】少なくとも２つ以上の光起電力素子を
電気的に接続する工程を有する光起電力素子モジュール
の製造方法において、該工程が、第一の光起電力素子の一部にエネルギーを吸
収する非接着媒体を載置し、該媒体にエネルギーを照射
することによって、該第一の光起電力素子と第二の光起
電力素子とを電気的に接続する工程であることを特徴と
する光起電力素子モジュールの製造方法。
【請求項３３】前記非接着媒体の、前記被処理材料に
密着する面の表面粗さが二乗平均で０．１乃至５０００
ｎｍであることを特徴とする請求項３２記載の光起電力
素子モジュールの製造方法。
【請求項３４】前記非接着媒体が、少なくとも高分子
フィルムを有することを特徴とする請求項３２又は３３
に記載の光起電力素子モジュールの製造方法。
【請求項３５】前記非接着媒体が、磁気テープである
ことを特徴とする請求項３２〜３４のいずれかに記載の
光起電力素子モジュールの製造方法。
【請求項３６】前記磁気テープの磁気面を前記第一の
光起電力素子の一部に密着させることを特徴とする請求
項３５記載の光起電力素子モジュールの製造方法。
【請求項３７】前記非接着媒体が、波長０．４〜２．
０μｍの光を１０％以上吸収することを特徴とする請求
項３２〜３６のいずれかに記載の光起電力素子モジュー
ルの製造方法。
【請求項３８】前記光起電力素子の電極部に金属体を
設け、該金属体表面に前記非接着媒体を載置することを
特徴とする請求項３２〜３７のいずれかに記載の光起電
力素子モジュールの製造方法。
【請求項３９】請求項３２〜３８のいずれかに記載の
製造方法により製造されたことを特徴とする光起電力素
子モジュール。