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Patent Searching and Data


Title:
SCRIBE APPARATUS FOR THIN FILM SOLAR CELL
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2009/145058
Kind Code:
A1
Abstract:
Provided is a scribe apparatus wherein the width of a scribe line to be formed can be easily adjusted. The scribe apparatus is provided with a supporting means which supports a substrate of a thin film solar cell; a scribe head which presses a blade head mounted on a leading end along a line to be scribed on one surface of the substrate; and a shifting means which relatively shifts the substrate and the scribe head.  The scribe line is formed on one surface of the substrate by relatively shifting the scribe head and the substrate.  In the scribe head, the leading end shape of the blade head has a cylindrical shape, and the blade head is arranged such that the shift direction of relative shift substantially accords with the center line direction of the cylindrical shape.

Inventors:
SOYAMA MASANOBU (JP)
Application Number:
PCT/JP2009/058931
Publication Date:
December 03, 2009
Filing Date:
May 13, 2009
Export Citation:
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Assignee:
MITSUBOSHI DIAMOND IND CO LTD (JP)
SOYAMA MASANOBU (JP)
International Classes:
H01L21/301; B28D5/00; H01L31/04
Domestic Patent References:
WO2003040049A12003-05-15
Foreign References:
JP2004115356A2004-04-15
JP2007145681A2007-06-14
US4057184A1977-11-08
JPS6316439U1988-02-03
JP2002094089A2002-03-29
JP2004115356A2004-04-15
Other References:
See also references of EP 2284871A4
Attorney, Agent or Firm:
KASHIMA, YOSHIO (JP)
KAJIMA Yoshio (JP)
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Claims:
 薄膜太陽電池の基板を支持する支持手段と、
 前記基板の一方の面のスクライブ予定ラインに沿って、先端に装着されている刃先を押圧するスクライブヘッドと、
 前記基板と前記スクライブヘッドとを相対的に移動させる移動手段と
 を備え、
 前記スクライブヘッドと前記基板とが相対的に移動することで前記基板の一方の面にスクライブラインを形成する薄膜太陽電池のスクライブ装置であって、
 前記スクライブヘッドは、前記刃先の先端形状がシリンドリカル形状であり、相対的に移動する移動方向がシリンドリカル形状の中心線方向と略一致するように前記刃先を配設してあることを特徴とする薄膜太陽電池のスクライブ装置。
 前記スクライブヘッドの少なくとも刃先は、超硬合金からなることを特徴とする請求項1記載の薄膜太陽電池のスクライブ装置。
Description:
薄膜太陽電池のスクライブ装置

 本発明は、薄膜太陽電池表面の薄膜上に 度良くスクライブ加工を実行することがで る薄膜太陽電池のスクライブ装置に関する

 エネルギー問題、CO 排出量問題等が各国の重要課題となりつつあ る昨今、CO を排出しないエネルギー源として太陽電池の 開発が急速に進展している。特に、光電変換 効率が高く、構造的に安定した出力特性を得 られることから、CIGS(Cu(InGn)Se )系のカルコパイライト化合物を光吸収層に いている太陽電池が多々開発されている。

 図1は、CIGS系の薄膜太陽電池の製造工程 示す模式図である。図1(a)では、SLG(ソーダラ イムガラス)基板1上にプラス側の下部電極と るMo電極層2をスパッタリングにより形成し スクライブ加工により下部電極分離用の溝L を形成する。

 次に、図1(b)では、Mo電極層2上に化合物半 導体(CIGS)薄膜からなる光吸収層3を形成し、 の上にヘテロ接合のためのZnS薄膜等からな バッファ層4をCBD(ケミカルバスデポジション )法により成膜し、その上にスパッタリング よりZnO薄膜等からなる絶縁層5を形成し、下 電極分離用の溝Lから横方向に所定間隔離れ た位置にスクライブ加工によりMo電極層2まで 到達する電極間コンタクト用の溝M1を形成す 。

 そして、図1(c)では、絶縁層5の上からZnO:A l薄膜等からなる上部電極となる透明電極層6 形成し、スクライブ加工により下部のMo電 層2に到達する電極分離用の溝M2を形成する

 CIGS系の薄膜太陽電池を製造する工程におい て、溝M1及びM2の形成時にレーザスクライブ 工を用いる場合には、レーザ光の熱により 吸収層3の光電変換特性が劣化するおそれが った。そこで、例えば特許文献1及び2では 筒体の先端部が先細り形状となった刃先を する刃を押し当てることにより、レーザ光 用いないでメカニカルなスクライブ加工を っている。

特開2002-94089号公報

特開2004-115356号公報

 しかし、特許文献1及び2に開示されてい ようなスクライブ装置では、刃先の形状が 定のテーパーを有する円錐ニードル等であ 、基板に圧着される面では接触面積を広く るために平らになるよう先端部分がカット れている。したがって、比較的安定して薄 を剥離することができる一方、どうしても 膜が不規則に剥離しやすく、スクライブ加 を精度良く実行することが困難であるとい 問題点があった。

 特に、スクライブラインの線幅を一定に 持するためには、薄膜の剥離度合を一定に る必要がある。しかし、基板の性状に合わ て刃先を押し付ける負荷を加減することで 整することもできるが、一律に基板表面に する押圧力が増減するため、微調整するこ は非常に困難であった。

 本発明は斯かる事情に鑑みてなされたも であり、形成されるスクライブラインの線 を容易に調整することができる薄膜太陽電 のスクライブ装置を提供することを目的と る。

 上記目的を達成するために第1発明に係る 薄膜太陽電池のスクライブ装置は、薄膜太陽 電池の基板を支持する支持手段と、前記基板 の一方の面のスクライブ予定ラインに沿って 、先端に装着されている刃先を押圧するスク ライブヘッドと、前記基板と前記スクライブ ヘッドとを相対的に移動させる移動手段とを 備え、前記スクライブヘッドと前記基板とが 相対的に移動することで前記基板の一方の面 にスクライブラインを形成する薄膜太陽電池 のスクライブ装置であって、前記スクライブ ヘッドは、前記刃先の先端形状がシリンドリ カル形状であり、相対的に移動する移動方向 がシリンドリカル形状の中心線方向と略一致 するように前記刃先を配設してあることを特 徴とする。

 第1発明では、薄膜太陽電池の基板の一方 の面のスクライブ予定ラインに沿って刃先を 押圧するよう、スクライブヘッドと基板とを 相対的に移動させる。すなわち、スクライブ ヘッドを固定して基板を移動させても良いし 、逆に基板を停止してスクライブヘッドを移 動させても良いし、双方を移動させても良い 。スクライブヘッドの刃先の先端形状がシリ ンドリカル形状であり、相対的な移動方向が シリンドリカル形状の中心線方向と略一致す るように刃先を配設してある。スクライブヘ ッドの刃先の先端形状がシリンドリカル形状 であることから、刃先を基板表面に押し付け て相対的に移動させた場合、表面の薄膜に対 する押圧力は、刃先が基板に最初に接触する 中央部分から移動方向に略直交する方向へ向 かうにつれて次第に小さくなることから、薄 膜が剥離する境界にて押圧力が滑らかに変化 し、急激に変化しない。したがって、境界部 分にて意図しない大きな剥離が生じる可能性 が少なく、所望のスクライブ予定ラインに沿 って薄膜を剥離させることができる。また、 スクライブ予定ラインの線幅も、刃先のシリ ンドリカル形状の半径及び刃先の押圧力の増 減により容易に調整することが可能となる。

 また、第2発明に係る薄膜太陽電池のスク ライブ装置は、第1発明において、前記スク イブヘッドの少なくとも刃先は、超硬合金 らなることを特徴とする。

 第2発明では、スクライブヘッドの刃先が 超硬合金にて形成してあることにより、刃先 の寿命が長く、変形も少ないことから、長期 間にわたって精度良くスクライブ加工を行う ことが可能となる。

 上記構成により、スクライブヘッドの刃 の先端形状がシリンドリカル形状であるこ から、刃先を基板表面に押し付けて相対的 移動させた場合、表面の薄膜に対する押圧 は、刃先が基板に最初に接触する中央部分 ら移動方向に略直交する方向へ向かうにつ て次第に小さくなることから、薄膜が剥離 る境界にて押圧力が滑らかに変化し、急激 変化しない。したがって、境界部分にて意 しない大きな剥離が生じる可能性が少なく 所望のスクライブ予定ラインに沿って薄膜 剥離させることができる。また、スクライ 予定ラインの線幅も、刃先のシリンドリカ 形状の半径及び刃先の押圧力の増減により 易に調整することが可能となる。

CIGS系の薄膜太陽電池の製造工程を示す 模式図である。 本発明の実施の形態に係る薄膜太陽電 のスクライブ装置の構成を示す模式図であ 。 従来の薄膜太陽電池のスクライブ装置 刃先の構成を示す斜視図である。 従来の刃先を用いた場合のスクライブ インの形成状態を示す模式図である。 本実施の形態に係る薄膜太陽電池のス ライブ装置の刃先の構成を示す斜視図であ 。 本実施の形態に係る刃先を用いた場合 スクライブラインの形成状態を示す模式図 ある。

 18 テーブル
 19 ブリッジ
 20 支持柱
 21 ガイドバー
 22 ガイド
 23 ホルダ支持体
 9 ホルダ
 W 太陽電池基板
 7 スクライブヘッド
 8 刃先

 以下に、本発明をその実施の形態を示す 面に基づいて詳細に説明する。図2は、本発 明の実施の形態に係る薄膜太陽電池のスクラ イブ装置の構成を示す模式図である。図2に すように、本実施の形態に係る薄膜太陽電 のスクライブ装置は、略水平方向(Y方向)に 動することができ、しかも90度及び角度θ回 することが可能なテーブル18を備えている

 テーブル18を挟んで設けてある両側の支 柱20、20と、X方向に延在するガイドバー21と 構成されるブリッジ19は、テーブル18上をま たぐように設けてある。ホルダ支持体23は、 イドバー21に形成したガイド22に沿って移動 することができ、モータ24の回転によりX方向 に移動する。

 ホルダ支持体23には、スクライブヘッド7 設けてあり、スクライブヘッド7の下部には 、テーブル18上に載置される太陽電池基板Wの 薄膜表面をスクライブ加工する刃先8を保持 るホルダ9が設けてある。

 また、X方向及びY方向に移動することが 能な台座12、13上に、カメラ10、11が載置され ている。台座12、13はX方向に延在する支持台1 4に設けてあるガイド15に沿って移動する。カ メラ10、11は、手動操作で上下動することが き、撮像の焦点を調整することができる。 メラ10、11で撮像された画像はモニタ16、17に 表示される。

 テーブル18の上に載置された太陽電池基 W表面には、位置を特定するためのアライメ トマークが記載されており、カメラ10、11に よりアライメントマークを撮像することによ り、太陽電池基板Wの位置を調整する。具体 には、テーブル18の上に載置された太陽電池 基板W表面のアライメントマークを、カメラ10 、11により撮像し、アライメントマークの位 を特定する。特定されたアライメントマー の位置に基づいて、太陽電池基板Wの載置時 の方向ずれを検出し、テーブル18を所定角度 回転させることで修正する。

 そして、テーブル18をY方向に所定ピッチ 移動させる都度、スクライブヘッド7を下降 させて刃先8を太陽電池基板W表面に押し付け 状態でX方向へ移動させることで、太陽電池 基板Wの表面をX方向にスクライブ加工する。 陽電池基板Wの表面をY方向にスクライブ加 する場合には、テーブル18を90度回転させた 態で、同様の動作を行うことで対応する。

 スクライブヘッド7の先端部分には、太陽 電池基板Wの表面の薄膜を剥離するための刃 8が設けてある。図3は、従来の薄膜太陽電池 のスクライブ装置の刃先の構成を示す斜視図 である。

 図3に示すように、刃先8’は、円筒形状 有しており、先端部分で所定のテーパーを して先細り形状となっている。また先端部 では太陽電池基板Wの薄膜を剥離させる表面 を確保するべく円筒形状の中心線に略直行 る方向に切断され、先端部分が円錐台形状 なっている。すなわち、円筒形状部分では 面形状が半径r1の円形であるのに対して、 錐台形状部分の先端では断面形状が半径r1よ り小さい半径r2の円形となっている。斯かる 状の刃先8’を太陽電池基板Wの表面の薄膜 押し付けながら、スクライブ予定ラインに ってスクライブヘッド7をY方向へ相対的に移 動させることでスクライブ加工する。

 図4は、従来の刃先8’を用いた場合のス ライブラインの形成状態を示す模式図であ 。図4に示すように従来の刃先8’を用いた場 合、破線で示すスクライブ予定ライン41を維 することはできているものの、余分に剥離 れている部分が散在する状態となっていた

 そこで本実施の形態では、刃先8の形状を シリンドリカル形状に変更した。図5は、本 施の形態に係る薄膜太陽電池のスクライブ 置の刃先8の構成を示す斜視図である。

 図5に示すように、本実施の形態に係るス クライブ装置の刃先8は、先端部分がいわゆ シリンドリカル形状を有している。すなわ 刃先8のX方向に直交する面での断面形状は、 先端部分にて半径Rの半円形状をしており、 先8を太陽電池基板Wの表面の薄膜に押し付け ながら、スクライブヘッド7をX方向へ相対的 移動させることでスクライブ加工する。

 図6は、本実施の形態に係る刃先8を用い 場合のスクライブラインの形成状態を示す 式図である。図6に示すように従来の刃先8’ を用いた場合に比べて、破線で示すスクライ ブ予定ライン41をより正確にトレースするこ ができており、余分に剥離されている部分 格段に減少する。これは、刃先8がシリンド リカル形状を有していることから、刃先8を 陽電池基板Wに押し付けて相対的に移動させ 場合、表面の薄膜に対する押圧力は、刃先 央から刃先外側へ向かうにつれて次第に小 くなることから、薄膜が剥離する境界にて 圧力が滑らかに変化するためである。した って、境界部分にて意図しない大きな剥離 生じることがなく、所望のスクライブ予定 インに沿って薄膜を剥離させることができ 。

 また、スクライブ予定ラインの線幅も容 に調整することができる。すなわち、刃先8 がシリンドリカル形状を有していることから 、刃先8のX方向に直交する面での断面形状で る半円形状の半径Rを増減すること、及び刃 先8の押圧力の増減により、所望の線幅でス ライブラインを形成することができる。

 スクライブヘッド7の刃先8の材質は、ダ ヤモンド(単結晶ダイヤモンド、焼結ダイヤ ンド(PCD)等)でも良いし、超硬合金であって 良い。超硬合金にて刃先8を形成した場合、 ダイヤモンドにて形成した場合に比べて低い 押圧力にて同等の剥離を生じさせることがで き、スクライブ加工する線幅を幅広く調整す ることが可能となる。

 なお、上述した実施の形態では、スクラ ブヘッド7をX方向に移動させることでスク イブ加工を実行しているが、スクライブヘ ド7と太陽電池基板Wとが相対的に移動するこ とができれば足りることから、太陽電池基板 Wが固定された状態でスクライブヘッド7をX方 向及びY方向に移動させても良いし、スクラ ブヘッド7を移動させること無く、太陽電池 板WのみをX方向及びY方向に移動させても良 。いずれの場合であっても、シリンドリカ 形状の刃先8の先端部分が太陽電池基板Wに 触する線の方向に刃先8を相対的に移動させ よう刃先8の取り付け方向を変更すれば良い 。

 また、本発明の趣旨の範囲内であれば多種 変形、置換等が可能であることは言うまで ない。