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技術 薄膜太陽電池の加工装置、および、薄膜太陽電池の加工方法

出願人 三星ダイヤモンド工業株式会社
発明者 山田充木下知子中谷郁祥
出願日 2015年4月30日 (6年0ヶ月経過) 出願番号 2015-093455
公開日 2016年12月15日 (4年4ヶ月経過) 公開番号 2016-213256
状態 特許登録済
技術分野 光起電力装置
主要キーワード ヘッドガイド 種類目 ZnS薄膜 仕上がり品質 レーザースクライブ法 加工開始点 加工完了 中間層形成
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2016年12月15日)のものです。
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図面 (12)

課題

スクライブラインの形成に要する時間を短縮することに寄与する薄膜太陽電池加工装置、および、薄膜太陽電池の加工方法を提供する。

解決手段

薄膜太陽電池の加工装置は、中間層23が形成された基板10が載せられるステージと、中間層23にスクライブライン30を形成する刃物と、刃物を中間層23に押し付けヘッドと、ヘッドをステージに対して相対的に移動させることにより刃物を走査する走査手段と、ヘッドおよび走査手段の動作を制御する制御装置とを備える。制御装置は、中間層23に押し付けた刃物を第1の方向に走査することによりスクライブライン30の一部である第1のスクライブライン31を形成し、第1のスクライブライン31が形成された後に刃物を押し付けた状態を維持しながら刃物を第1の方向と反対の方向である第2の方向に走査することによりスクライブライン30の一部である第2のスクライブライン32を形成する。

概要

背景

従来の薄膜太陽電池の製造工程は、基板上に形成された半導体または金属の薄膜を複数の領域に分割するためのスクライブラインを形成するスクライブ加工を含む。スクライブ加工方法の1つとしてメカニカルスクライブ法が知られている。メカニカルスクライブ法では、半導体または金属の薄膜に刃物押し付けながら刃物を走査することにより、薄膜にスクライブラインを形成する。

メカニカルスクライブ法の一例である特許文献1の加工方法では、スクライブラインの加工前に薄膜の下層露出した部分である開口部を形成し、開口部においてスクライブラインの加工開始点に対応する箇所に刃物を降下させ、その刃物を走査することにより薄膜にスクライブラインを形成する。

メカニカルスクライブ法の別の一例である特許文献2の加工方法では、最初に刃先エッジ部を薄膜に押し付けて切り込みを形成し、次に刃先を薄膜から離間させ、次に刃先の姿勢を変えて刃先の面取り部を薄膜に押し付け、その状態で刃物を走査することにより薄膜にスクライブラインを形成する。

概要

スクライブラインの形成に要する時間を短縮することに寄与する薄膜太陽電池の加工装置、および、薄膜太陽電池の加工方法を提供する。薄膜太陽電池の加工装置は、中間層23が形成された基板10が載せられるステージと、中間層23にスクライブライン30を形成する刃物と、刃物を中間層23に押し付けるヘッドと、ヘッドをステージに対して相対的に移動させることにより刃物を走査する走査手段と、ヘッドおよび走査手段の動作を制御する制御装置とを備える。制御装置は、中間層23に押し付けた刃物を第1の方向に走査することによりスクライブライン30の一部である第1のスクライブライン31を形成し、第1のスクライブライン31が形成された後に刃物を押し付けた状態を維持しながら刃物を第1の方向と反対の方向である第2の方向に走査することによりスクライブライン30の一部である第2のスクライブライン32を形成する。

目的

本発明の目的は、スクライブラインの形成に要する時間を短縮することに寄与する薄膜太陽電池の加工装置、および、薄膜太陽電池の加工方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
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請求項1

薄膜が形成された基板が載せられるステージと、前記薄膜にスクライブラインを形成する刃物と、前記刃物を前記薄膜に押し付けヘッドと、前記ヘッドを前記ステージに対して相対的に移動させることにより前記刃物を走査する走査手段と、前記ヘッドおよび走査手段の動作を制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記薄膜に押し付けた前記刃物を第1の方向に走査することにより前記スクライブラインの一部である第1のスクライブラインを前記薄膜に形成し、前記第1のスクライブラインが形成された後に前記刃物を前記薄膜に押し付けた状態を維持しながら前記刃物を前記第1の方向と反対の方向である第2の方向に走査することにより前記スクライブラインの一部である第2のスクライブラインを前記薄膜に形成する薄膜太陽電池加工装置

請求項2

前記制御装置は、前記第1のスクライブラインの形成時における前記刃物の走査速度を前記第2のスクライブラインの形成時における前記刃物の走査速度よりも遅くする請求項1に記載の薄膜太陽電池の加工装置。

請求項3

前記制御装置は、前記第1のスクライブラインの形成時において前記刃物を前記薄膜に押し付ける力である押付力を前記第2のスクライブラインの形成時における前記押付力よりも強くする請求項1または2に記載の薄膜太陽電池の加工装置。

請求項4

前記刃物の長手方向に交差する断面における前記刃物の刃先の形状は円形である請求項1〜3のいずれか一項に記載の薄膜太陽電池の加工装置。

請求項5

前記刃物の長手方向に交差する断面における前記刃物の刃先の形状は長方形である請求項1〜3のいずれか一項に記載の薄膜太陽電池の加工装置。

請求項6

基板に形成された薄膜に刃物を押し付けた状態において前記刃物を走査することにより前記薄膜にスクライブラインを形成する薄膜太陽電池の加工方法であって、前記薄膜に押し付けた前記刃物を第1の方向に走査することにより前記スクライブラインの一部である第1のスクライブラインを前記薄膜に形成する第1の工程と、前記第1のスクライブラインが形成された後に前記刃物を前記薄膜に押し付けた状態を維持しながら前記刃物を前記第1の方向と反対の方向である第2の方向に走査することにより前記スクライブラインの一部である第2のスクライブラインを前記薄膜に形成する第2の工程とを備える薄膜太陽電池の加工方法。

技術分野

0001

本発明は薄膜太陽電池加工装置、および、薄膜太陽電池の加工方法に関する。

背景技術

0002

従来の薄膜太陽電池の製造工程は、基板上に形成された半導体または金属の薄膜を複数の領域に分割するためのスクライブラインを形成するスクライブ加工を含む。スクライブ加工方法の1つとしてメカニカルスクライブ法が知られている。メカニカルスクライブ法では、半導体または金属の薄膜に刃物押し付けながら刃物を走査することにより、薄膜にスクライブラインを形成する。

0003

メカニカルスクライブ法の一例である特許文献1の加工方法では、スクライブラインの加工前に薄膜の下層露出した部分である開口部を形成し、開口部においてスクライブラインの加工開始点に対応する箇所に刃物を降下させ、その刃物を走査することにより薄膜にスクライブラインを形成する。

0004

メカニカルスクライブ法の別の一例である特許文献2の加工方法では、最初に刃先エッジ部を薄膜に押し付けて切り込みを形成し、次に刃先を薄膜から離間させ、次に刃先の姿勢を変えて刃先の面取り部を薄膜に押し付け、その状態で刃物を走査することにより薄膜にスクライブラインを形成する。

先行技術

0005

特許第5486057号公報
特開2013−141702号公報

発明が解決しようとする課題

0006

薄膜太陽電池の製造に関して、生産性を高めるためにスクライブ加工に要する工程を簡素化し、加工時間を短縮することが望まれる。一方、特許文献1の加工方法によれば、スクライブラインを形成する前に開口部を形成する工程が必要となるため、加工工程が複雑化するおそれ、および、スクライブラインの形成に要する時間が長くなるおそれがある。また、特許文献2の加工方法によれば、薄膜に切り込みを形成する工程とスクライブラインを形成する工程との間に、刃物の昇降および刃物の姿勢の変更が必要となるため、装置の構成が複雑化するおそれ、および、スクライブラインの加工に要する時間が長くなるおそれがある。

0007

なお、薄膜太陽電池の薄膜をスクライブ加工するために用いられる刃物の刃先は、一般に先端の幅が数十μm程度であることから、刃物を加工対象物に向けて降下させる速度が速い場合、刃物が加工対象物に接触したときに刃先が損傷するおそれがある。このため、スクライブ加工に要する時間を短縮するために、刃物を降下させる速度を速めるという手法を取りにくい。

0008

本発明の目的は、スクライブラインの形成に要する時間を短縮することに寄与する薄膜太陽電池の加工装置、および、薄膜太陽電池の加工方法を提供することである。

課題を解決するための手段

0009

〔1〕本発明に従う薄膜太陽電池の加工装置の一形態は、薄膜が形成された基板が載せられるステージと、前記薄膜にスクライブラインを形成する刃物と、前記刃物を前記薄膜に押し付けるヘッドと、前記ヘッドを前記ステージに対して相対的に移動させることにより前記刃物を走査する走査手段と、前記ヘッドおよび走査手段の動作を制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記薄膜に押し付けた前記刃物を第1の方向に走査することにより前記スクライブラインの一部である第1のスクライブラインを前記薄膜に形成し、前記第1のスクライブラインが形成された後に前記刃物を前記薄膜に押し付けた状態を維持しながら前記刃物を前記第1の方向と反対の方向である第2の方向に走査することにより前記スクライブラインの一部である第2のスクライブラインを前記薄膜に形成する。

0010

この加工装置によれば、刃物が第1の方向に走査されることにより第1のスクライブラインが形成された後に、刃物が第1の方向とは反対の第2の方向に走査されることにより第2のスクライブラインが形成される。このように第1のスクライブラインが形成される薄膜または積層途中の薄膜の領域において刃物が往復するため、薄膜または積層途中の薄膜が確実に剥離される。また、第2のスクライブラインの加工開始点よりも手前の領域である第1のスクライブラインにおいて薄膜または積層途中の薄膜が確実に剥離されることにより、第2のスクライブラインの加工開始点から薄膜または積層途中の薄膜が確実に除去され、第2のスクライブラインが安定して形成される。また、薄膜または積層途中の薄膜に刃物が押し付けられた状態が維持されながら各スクライブラインが形成されるため、スクライブラインの加工工程の前に開口部が形成される場合、および、スクライブラインを形成する過程において刃物の昇降が実施される場合と比較して、工程の内容および刃物の動作が簡素化される。このため、スクライブラインの形成に要する時間が短縮される。なお、薄膜太陽電池が積層構造を備える薄膜を備える場合、基板に形成される薄膜は、積層が完了した薄膜または積層途中の薄膜を意味する。

0011

〔2〕前記薄膜太陽電池の加工装置の一例によれば、前記制御装置は、前記第1のスクライブラインの形成時における前記刃物の走査速度を前記第2のスクライブラインの形成時における前記刃物の走査速度よりも遅くする。

0012

この加工装置によれば、スクライブラインの形成工程における初期の部分において刃物の走査速度が遅い速度に設定されるため、薄膜または積層途中の薄膜が刃物により確実に除去される。このため、スクライブラインが安定して形成される。

0013

〔3〕前記薄膜太陽電池の加工装置の一例によれば、前記制御装置は、前記第1のスクライブラインの形成時において前記刃物を前記薄膜に押し付ける力である押付力を前記第2のスクライブラインの形成時における前記押付力よりも強くする。

0014

この加工装置によれば、第1のスクライブラインにおいて薄膜または積層途中の薄膜が確実に除去されるため、第2のスクライブラインの加工開始点から薄膜または積層途中の薄膜が一層確実に除去され、各スクライブラインが安定して形成される。

0015

〔4〕前記薄膜太陽電池の加工装置の一例によれば、前記刃物の長手方向に交差する断面における前記刃物の刃先の形状は円形である。
この加工装置によれば、刃先の断面が角を含む場合と比較して、刃先が摩耗した場合における刃先の初期の形状からの変化の度合が小さいため、同一の刃物が長期間にわたって使用される場合においてスクライブラインの仕上がり品質がばらつきにくい。

0016

〔5〕前記薄膜太陽電池の加工装置の一例によれば、前記刃物の長手方向に交差する断面における前記刃物の刃先の形状は長方形である。
この加工装置によれば、刃物の刃先の辺が延びる方向と刃物の走査方向とが一致するように刃物が加工装置に取り付けられる場合、刃物によりシャープな境界を有するスクライブラインが形成されやすい。

0017

〔6〕本発明に従う薄膜太陽電池の製造方法の一形態は、基板に形成された薄膜に刃物を押し付けた状態において前記刃物を走査することにより前記薄膜にスクライブラインを形成する薄膜太陽電池の加工方法であって、前記薄膜に押し付けた前記刃物を第1の方向に走査することにより前記スクライブラインの一部である第1のスクライブラインを前記薄膜に形成する第1の工程と、前記第1のスクライブラインが形成された後に前記刃物を前記薄膜に押し付けた状態を維持しながら前記刃物を前記第1の方向と反対の方向である第2の方向に走査することにより前記スクライブラインの一部である第2のスクライブラインを前記薄膜に形成する第2の工程とを備える。

0018

この加工方法によれば、刃物が第1の方向に走査されることにより第1のスクライブラインが形成された後に、刃物が第1の方向とは反対の第2の方向に走査されることにより第2のスクライブラインが形成される。このように第1のスクライブラインが形成される薄膜または積層途中の薄膜の領域において刃物が往復するため、薄膜または積層途中の薄膜が確実に剥離される。また、第2のスクライブラインの加工開始点よりも手前の領域である第1のスクライブラインにおいて薄膜または積層途中の薄膜が確実に剥離されることにより、第2のスクライブラインの加工開始点から薄膜または積層途中の薄膜が確実に除去され、第2のスクライブラインが安定して形成される。また、薄膜または積層途中の薄膜に刃物が押し付けられた状態が維持されながら各スクライブラインが形成されるため、スクライブラインの加工工程の前に開口部が形成される場合、および、スクライブラインを形成する過程において刃物の昇降が実施される場合と比較して、工程の内容および刃物の動作が簡素化される。このため、スクライブラインの形成に要する時間が短縮される。

発明の効果

0019

上記薄膜太陽電池の加工装置、および、薄膜太陽電池の加工方法はスクライブラインの形成に要する時間を短縮することに寄与する。

図面の簡単な説明

0020

は実施の形態の薄膜太陽電池の加工装置の斜視図である。
図1の刃物の斜視図である。
図1の加工装置のブロック図である。
は加工装置による加工完了後の薄膜太陽電池の平面図である。
図4のX−X断面図である。
は第1の電極形成工程が完了した製造途中の薄膜太陽電池の断面図である。
中間層形成工程が完了した製造途中の薄膜太陽電池の断面図である。
は第1の工程の第1の段階における薄膜太陽電池の平面図である。
は第1の工程の第2の段階における薄膜太陽電池の平面図である。
は第2の工程における薄膜太陽電池の平面図である。
は変形例の刃物の斜視図である。

実施例

0021

(実施の形態)
図1は薄膜太陽電池1を製造する機能を備えた加工装置100の斜視図である。加工装置100は各種の構成要素を収容する本体110、製造途中の薄膜太陽電池1が載せられるステージ130、その薄膜太陽電池1を加工するヘッド150、ヘッド150をステージ130に対して相対的に移動させるヘッドガイド180、ステージ130の様子を撮影するカメラ140、および、ヘッド150等の動作を制御する制御装置120を備える。

0022

ステージ130は本体110により支持される。ステージ130の上面である載置面131は薄膜太陽電池1を支持可能な平面である。ヘッドガイド180は、本体110の奥行き方向であるY方向において本体110に対して移動可能な第1のガイド181、および、第1のガイド181により支持され本体110の幅方向であるX方向に延びる第2のガイド182を備える。第1のガイド181および第2のガイド182は本体110に対して一体的に移動する。

0023

ヘッド150は、X方向に並べられ、ステージ130に対して昇降可能な複数の刃物160を備え、第2のガイド182に沿って移動可能な状態で第2のガイド182により支持される。ヘッド150は、ステージ130に載置された製造途中の薄膜太陽電池1に刃物160を押し付ける力である押付力を調節可能であり、薄膜太陽電池1の加工工程等に応じて設定される所定の押付力で刃物160を薄膜太陽電池1に押し付ける。ヘッド150が備える刃物160の本数の一例は2本である。図2に示されるとおり、刃物160の刃先161は円錐台状を有する。刃物160の長手方向に直交する断面における刃先161の形状は円形である。

0024

図3は加工装置100の機能ブロックを示すブロック図である。加工装置100は、第1のガイド181をステージ130に対してY方向に移動させる第1のアクチュエータ201、ヘッド150を第2のガイド182に対してX方向に移動させる第2のアクチュエータ202、ならびに、刃物160をステージ130に接近する方向およびステージ130から離間する方向に移動させる第3のアクチュエータ203をさらに備える。第1のアクチュエータ201は本体110内に搭載される。第2のアクチュエータ202はヘッドガイド180内に搭載される。第3のアクチュエータ203はヘッド150内に搭載される。なお、第1のアクチュエータ201およびヘッドガイド180は刃物160を走査するための走査手段を構成している。

0025

制御装置120は、スクライブライン30を形成するための制御を含む各種の制御を実行する制御部121、および、制御のために必要な情報を記憶するメモリ122を備え、第1のアクチュエータ201、第2のアクチュエータ202、第3のアクチュエータ203、および、カメラ140と電気的に接続される。制御部121の一例はマイクロコンピューターまたはFPGA(Field of Programmable Gate Array)である。

0026

図4は加工装置100による加工完了後の薄膜太陽電池1の平面図である。図5図4のX−X断面図である。図5に示されるとおり、薄膜太陽電池1は基板10およびその上に形成された薄膜20を備える。薄膜20は積層構造を備える。薄膜20を構成する複数の層は、基板10上に形成された第1の電極21、第1の電極21と電気的に接続された第2の電極22、および、第1の電極21と第2の電極22との間に形成された中間層23である。第1の電極21、ならびに、第1の電極21および中間層23により構成される層は、それぞれ積層途中の薄膜である。第2の電極22の上面の角にはステージ130上における薄膜太陽電池1の位置を検出するために用いられるアライメントマーク40が形成されている。

0027

中間層23は積層構造を備える。中間層23を構成する複数の層は、第1の電極21上に形成された光吸収層23A、光吸収層23A上に形成されたバッファ層23B、および、バッファ層23B上に形成された絶縁層23Cである。

0028

薄膜20には3種類のスクライブライン30が形成されている。1種類目のスクライブライン30は、第1の電極21を分割するスクライブライン30Aである。2種類目のスクライブライン30は、中間層23を分割するスクライブライン30Bである。3種類目のスクライブライン30は、第2の電極22および中間層23を分割するスクライブライン30Cである。スクライブライン30Aはメカニカルスクライブ法とは別の加工方法、例えばレーザースクライブ法により形成される。スクライブライン30Bおよびスクライブライン30Cは加工装置100を用いたメカニカルスクライブ法により形成される。

0029

スクライブライン30Aは光吸収層23Aの一部により埋められている。スクライブライン30Bは第2の電極22の一部により埋められている。スクライブライン30Cは他の物体により埋められていない。スクライブライン30Bを埋める第2の電極22の一部が第1の電極21と接触していることにより、第1の電極21と第2の電極22とが電気的に接続される。

0030

スクライブライン30Bおよびスクライブライン30Cは、第1の端部30Yから第2の端部30Zまでにわたり延びる溝であり、その加工工程の点から第1のスクライブライン31および第2のスクライブライン32の2種類の領域に区分される。スクライブライン30B、30Cは実質的に連続して形成された第1のスクライブライン31および第2のスクライブライン32により構成される1本の溝である。

0031

第2のスクライブライン32は基板10の辺に平行な長いスクライブラインであり、加工開始点30Xから第2の端部30Zまでにわたり延びる直線である。第1のスクライブライン31は刃物160による第2のスクライブライン32の加工を補助するために形成され、加工開始点30Xから第1の端部30Yまでにわたり延びる直線である。

0032

なお、図4および図8図10では加工開始点30Xが模式的に点として表示されているが、実際の加工開始点30Xはスクライブライン30B、30Cの他の部分と実質的に同じ幅を有し、目視により加工開始点30Xとスクライブライン30B、30Cの他の部分との相違識別することは困難である。

0033

薄膜20に関する製造工程は大きくは3つの工程、すなわち、第1の電極形成工程、中間層形成工程、および、第2の電極形成工程に区分される。図6は第1の電極形成工程が完了した製造途中の薄膜太陽電池1の断面である。図7は中間層形成工程が完了した製造途中の薄膜太陽電池1の断面である。図5は加工装置100による加工完了後の薄膜太陽電池1の断面である。

0034

第1の電極形成工程では、最初に基板10上に第1の電極21が形成される。基板10の材質の一例はソーダライムガラスである。第1の電極21の材質の一例はモリブデンである。次に、第1の電極21を分割するスクライブライン30である複数のスクライブライン30Aが第1の電極21に形成される。

0035

中間層形成工程では、最初に第1の電極21上に光吸収層23Aが形成される。次に、光吸収層23A上にバッファ層23Bが形成される。次に、バッファ層23B上に絶縁層23Cが形成される。光吸収層23Aの一例は化合物半導体薄膜である。バッファ層23Bの一例はZnS薄膜である。絶縁層23Cの一例はZnO薄膜である。

0036

次に、加工装置100により中間層23に複数のスクライブライン30Bが形成される。スクライブライン30Bはスクライブライン30Aに対してX方向の一方に所定の距離だけオフセットした位置に形成される。

0037

第2の電極形成工程では、最初に中間層23上に第2の電極22が形成される。第2の電極22の材質の一例はZnO:Al薄膜である。次に、薄膜20を構成する第2の電極22および中間層23を分割するスクライブライン30である複数のスクライブライン30Cが第2の電極22および中間層23に形成される。

0038

図8図10はメカニカルスクライブ法によるスクライブライン30の具体的な加工工程に関する図である。ここでは、スクライブライン30を代表してスクライブライン30Bの加工工程を取り上げている。スクライブライン30Cはスクライブライン30Bの加工工程に準じた加工工程を経て形成される。

0039

図8に示される第1の工程の第1の段階では、ステージ130の載置面131に平行な仮想面である走査面上における基板10に対する刃物160の位置が調節される。一例では、第1の工程における第1の段階は次の具体的な工程を含む。制御装置120はカメラ140により検出されたアライメントマーク40の位置に基づいて、走査面上における加工開始点30Xの座標を算出し、刃先161の座標が加工開始点30Xの座標と一致するように各アクチュエータ201、202に指令信号を出力する。その指令信号に基づいて各アクチュエータ201、202が駆動することにより、刃先161の座標が加工開始点30Xの座標と実質的に一致する。

0040

図9に示される第1の工程の第2の段階では、刃先161が中間層23に押し付けられ、中間層23に第1のスクライブライン31が形成される。一例では、第1の工程の第2の段階は次の具体的な工程を含む。制御装置120は最初に、刃先161が第1の押付力で中間層23に押し付けられるように第3のアクチュエータ203に指令信号を出力する。その指令信号に基づいて第3のアクチュエータ203が駆動することにより、刃先161が下降して第1の押付力で中間層23に押し付けられ、刃先161の先端が中間層23に食い込む。なお、第1の押付力の一例は2.0Nである。

0041

制御装置120は次に、刃物160が第1の走査速度で第1の方向D1に移動するように第1のアクチュエータ201に指令信号を出力する。その指令信号に基づいて第1のアクチュエータ201が駆動することにより、刃先161が中間層23に押し付けられた状態において刃物160が第1の方向D1に移動し、中間層23が刃先161により剥離され、中間層23に第1のスクライブライン31が形成される。なお、第1の走査速度の一例は50mm/秒である。

0042

制御装置120は次に、刃物160の位置が第1の端部30Yに到達したことに基づいて、刃物160の走査が一旦停止するように第1のアクチュエータ201に指令信号を出力する。その指令信号に基づいて第1のアクチュエータ201が駆動することにより、刃物160が第1の端部30Yで停止し、加工開始点30Xから第1の端部30Yまでの長さを持つ第1のスクライブライン31が形成される。第1のスクライブライン31の長さは、刃物160の走査により中間層23を剥離するために必要な最小限の長さであることが好ましい。最小限の長さの一例は1mmである。図9に示される例では、第1のスクライブライン31の長さは最小限の長さよりも長い。その一例は3mmである。

0043

図10に示される第2の工程では、中間層23に第2のスクライブライン32が形成される。一例では、第2の工程は次の具体的な工程を含む。制御装置120は最初に、刃物160が第2の押付力で中間層23に押し付けられ、その刃物160が第2の走査速度で第2の方向D2に移動するように各アクチュエータ203、201に指令信号を出力する。その指令信号に基づいて各アクチュエータ203、201が駆動することにより、刃先161が中間層23に押し付けられた状態において刃物160が第2の方向D2に移動する。

0044

刃先161が加工開始点30Xに到達するまでの間、刃先161がすでに形成されている第1のスクライブライン31を通過する。刃先161が加工開始点30Xに到達した後、刃物160が第2の方向D2に移動することにより中間層23が除去され、第2のスクライブライン32が形成される。なお、第2の押付力の一例は第1の押付力よりも弱い1.3Nである。第2の走査速度の一例は第1の走査速度よりも速い1000mm/秒である。

0045

制御装置120は次に、刃物160の位置が第2の端部30Zに到達したことに基づいて、刃物160の走査が一旦停止するように第1のアクチュエータ201に指令信号を出力する。その指令信号に基づいて第1のアクチュエータ201が駆動することにより、刃物160が第2の端部30Zで停止し、加工開始点30Xから第2の端部30Zまでの長さを持つ第2のスクライブライン32が形成される。なお、第2のスクライブライン32の長さは基板10のサイズに応じて設定され、通常は0.2m程度から1m程度の範囲に含まれる。

0046

加工装置100によれば、ヘッド150に複数本の刃物160が取り付けられているため、第1の方向D1に刃物160が1回走査されることにより複数の第1のスクライブライン31が中間層23に同時に形成される。また、第2の方向D2に刃物160が1回走査されることにより、複数の第2のスクライブライン32が中間層23に同時に形成される。

0047

制御装置120は、第1の方向D1および第2の方向D2に刃物160を1回走査したことによりY方向に沿って複数のスクライブライン30Bが中間層23に形成された後、第1の工程の第1の段階を再び実行し、中間層23への形成が予定されている次のスクライブライン30Bの加工開始点30Xの座標と刃先161の位置とが一致するように各アクチュエータ201、202に指令信号を出力する。2回目以降の第1の段階では、刃物160が第2の方向D2に規定の距離だけ移動するように第1のアクチュエータ201に指令信号が出力され、併せて刃物160がX方向の一方に規定の距離だけ移動するように第2のアクチュエータ202に指令信号が出力される。

0048

制御装置120は次に、第1の工程の第2の段階および第2の工程を上述のとおり実行することにより次のスクライブライン30Bを中間層23に形成する。制御装置120はその後、中間層23への形成が予定されている全てのスクライブライン30Bが中間層23に形成されるまで、上記と同様に第1の工程および第2の工程を繰り返し実行する。

0049

加工装置100によれば、例えば以下に示される効果が得られる。
(1)加工装置100は刃物160を薄膜20または積層途中の薄膜に押し付けた状態を維持しながら第1のスクライブライン31および第2のスクライブライン32を形成する。この構成によれば、刃物160が第1の方向D1に走査されることにより第1のスクライブライン31が形成された後に、刃物160が第1の方向D1とは反対の第2の方向D2に走査されることにより第2のスクライブライン32が形成される。このように第1のスクライブライン31が形成される薄膜20または積層途中の薄膜の領域において刃物160が往復するため、薄膜20または積層途中の薄膜が確実に剥離される。また、第2のスクライブライン32の加工開始点よりも手前の領域である第1のスクライブライン31において薄膜20または積層途中の薄膜が確実に剥離されることにより、第2のスクライブライン32の加工開始点から薄膜20または積層途中の薄膜が確実に除去され、第2のスクライブライン32が安定して形成される。また、薄膜20または積層途中の薄膜に刃物160が押し付けられた状態が維持されながら各スクライブライン31、32が形成されるため、スクライブライン30の加工工程の前に開口部が形成される場合、および、スクライブライン30を形成する過程において刃物160の昇降が実施される場合と比較して、工程の内容および刃物160の動作が簡素化される。このため、スクライブライン30の形成に要する時間が短縮される。

0050

(2)加工装置100は第1のスクライブライン31の形成時における刃物160の走査速度を第2のスクライブライン32の形成時における刃物160の走査速度よりも遅くする。この構成によれば、第1のスクライブライン31の形成工程において刃物160の走査速度が遅い速度に設定されるため、薄膜20または積層途中の薄膜が刃物160により確実に除去される。このため、スクライブライン30が安定して形成される。なお、第1のスクライブライン31の長さは第2のスクライブライン32の長さと比較して十分に短い。このため、第1のスクライブライン31の走査速度が遅い速度に設定された場合において、第1のスクライブライン31の形成に要する時間がスクライブライン30の形成に要する時間に及ぼす影響は小さい。

0051

(3)加工装置100は第1のスクライブライン31の形成時における押付力を第2のスクライブライン32の形成時における押付力よりも強くする。この構成によれば、第1のスクライブライン31において薄膜20または積層途中の薄膜が確実に除去され、スクライブライン30が安定して形成される。

0052

(4)刃先161の断面の形状が円形である。この構成によれば、刃先161の断面が角を含む場合と比較して、刃先161が摩耗した場合における初期の形状からの変化の度合が小さいため、同一の刃物160が長期間にわたって使用される場合においてスクライブライン30の品質がばらつきにくい。

0053

(変形例)
上記実施の形態に関する説明は本発明に従う薄膜太陽電池の加工装置、および、薄膜太陽電池の加工方法が取り得る形態の例示であり、その形態を制限することを意図していない。本発明に従う薄膜太陽電池の加工装置、および、薄膜太陽電池の加工方法は実施の形態以外に例えば以下に示される上記実施の形態の変形例、および、相互に矛盾しない少なくとも2つの変形例が組み合わせられた形態を取り得る。

0054

・第1の押付力と第2の押付力との大小関係は任意に変更可能である。一例では、第1の押付力が第2の押付力よりも弱い。第1の走査速度が第2の走査速度よりも遅い場合には第1のスクライブライン31の加工が安定するため、上述のとおり第1の押付力が第2の押付力よりも弱い力に設定されても中間層23が確実に除去される。別の一例では、第1の押付力と第2の押付力とが互いに等しい。

0055

・第1の走査速度と第2の走査速度との大小関係は任意に変更可能である。一例では、第1の走査速度が第2の走査速度よりも速い。別の一例では、第1の走査速度と第2の走査速度とが互いに等しい。

0056

・刃物160の形状は任意に変更可能である。一例では、図11に示される形状を有する刃物170がヘッド150に取り付けられる。刃物170の長手方向に直交する刃先171の断面形状は長方形である。この刃先171の辺が延びる方向と刃物170の走査方向とが一致するように刃物170がヘッド150に装着される場合、刃物170によりシャープな境界を有するスクライブライン30が形成されやすい。

0057

・第1の電極21を分割するスクライブライン30Aの加工方法はレーザースクライブ法に限られず、加工装置100を用いたメカニカルスクライブ法に変更可能である。
・上記実施の形態の走査手段は、第1のアクチュエータ201およびヘッドガイド180により構成され、本体110に固定されたステージ130に対してヘッド150を移動させることにより刃物160を走査しているが、走査手段の構成はこれに限られず任意に変更可能である。変形例の走査手段は、例えば本体110に対して移動可能なステージ130、および、ステージ130を本体110に対して移動させるアクチュエータを備える。ヘッド150は本体110に固定される。この走査手段は、ヘッド150に対してステージ130を移動させることにより刃物160を走査する。走査手段に関するさらに別の変形例は、第1のアクチュエータ201、第2のアクチュエータ202、ヘッドガイド180、本体110に対して移動可能なステージ130、および、ステージ130を本体110に対して移動させるアクチュエータを備える。この走査手段は、ヘッドガイド180をステージ130に対して移動させること、および、ステージ130をヘッドガイド180に対して移動させることができる。

0058

1 :薄膜太陽電池
10 :基板
20 :薄膜
30 :スクライブライン
31 :第1のスクライブライン
32 :第2のスクライブライン
100:加工装置
120:制御装置
130:ステージ
160:刃物
161:刃先
170:刃物
171:刃先
D1 :第1の方向
D2 :第2の方向

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