CN102017168A - 薄膜太阳能电池制造装置 - Google Patents

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Abstract

一种薄膜太阳能电池制造装置包括：收容基板的成膜室；以及在该成膜室内对所述基板通过CVD法进行膜形成的电极单元，所述电极单元具有：阳极和阴极；以及侧壁部，所述侧壁部保持该阳极和阴极，构成所述成膜室的壁部的一部分，进一步对于所述成膜室装卸自如。

Description

薄膜太阳能电池制造装置
技术领域
本发明涉及薄膜太阳能电池制造装置。
本申请基于2008年6月6日于日本申请的特愿2008-149936号主张优先权，在此援用其内容。
背景技术
现在的太阳能电池，单晶Si型和多晶Si型占据大半，人们担心Si的材料不足等。因此，近年来，制造成本低且材料不足的风险小、形成有薄膜Si层的薄膜太阳能电池的需求升高。进一步，在仅具有a-Si(非晶硅)层的现有的薄膜太阳能电池的基础上，最近通过层积a-Si层与μc-Si(微晶硅)层而实现转换效率提高的叠层型薄膜太阳能电池的需求升高。
这种薄膜太阳能电池的薄膜Si层(半导体层)的成膜多使用等离子体CVD装置。作为这种等离子体CVD装置，存在群集式PE-CVD(等离子体CVD)装置、线列型PE-CVD装置、批次式PE-CVD装置等。
如果考虑薄膜太阳能电池的转换效率，上述叠层型太阳能电池的μc-Si层与a-Si层相比较需要成膜约5倍左右的膜厚(1.5μm左右)。另外，由于μc-Si层需要均匀地形成优质的微晶膜，因此加快成膜速度也是有界限的。因此，为了进行补偿，要求通过批处理数的增加等来提高生产率。即，要求能够实现低成膜速度且高生产能力的装置。
另外，也提出了一种以能够形成高品质的薄膜、且降低制造成本或维护成本为目的的CVD装置。例如，下述专利文献1记载的CVD装置包括：基板(基体)接收发送装置、可收纳多个基板的成膜腔室群、移动用腔室、以及腔室移动装置。进一步，在成膜腔室的成膜室的出入口设置有具有气密性的挡板，移动用腔室的收纳室出入口总是开放。
由同上CVD装置对基板实施成膜时，通过腔室移动装置使移动用腔室移动到基板接收发送装置的位置，将基板托架移送到移动用腔室侧。另外，通过腔室移动装置使移动用腔室与成膜腔室接合，使基板托架移动到成膜腔室中，并对基板进行成膜。在成膜腔室中设置有用于加热基板的多个加热器、以及用于将供给到成膜腔室的成膜气体等离子化的多个电极。这些加热器和电极分别交替并列设置，在各加热器与电极之间分别配置基板。
专利文献1：特开2005-139524号公报
但是，在上述CVD装置中，对基板实施成膜时，有时也会在加热器或电极上形成膜。由于在这些加热器或电极上形成膜时，无法对基板适当地实施成膜、生产效率下降，因此根据CVD装置的使用频率需要更换加热器或电极等定期的维护作业。
进行这种维护作业时，由于在成膜腔室内加热器与电极分别交替并列设置，因此限制了用于进行维护的作业空间，难以进行维护作业。因此，具有维护作业的负担增大的课题。
另外，进行维护作业时，需要首先等待成膜腔室内的温度下降到希望的温度，然后再进行维护作业。因此，不仅维护作业需要时间，还具有在这期间不得不停止CVD装置导致生产效率(运转率)下降的课题。
发明内容
本发明有鉴于上述情况而产生，目的在于提供一种能够减轻维护作业的负担、且即使进行维护作业时也能够防止生产效率的下降的薄膜太阳能电池制造装置。
为了解决上述课题达到上述目的，本发明采用以下技术方案。即、
(1)本发明的薄膜太阳能电池制造装置包括：收容基板的成膜室；以及在该成膜室内对所述基板通过CVD法进行膜形成的电极单元，所述电极单元具有：阳极和阴极；以及侧壁部，所述侧壁部保持该阳极和阴极，构成所述成膜室的壁部的一部分，进一步对于所述成膜室装卸自如。
(2)在上述(1)所述的薄膜太阳能电池制造装置中，还可以采用以下结构：包括：所述阴极和一对所述阳极，所述各阳极分别以对于该阴极隔开规定距离对置的方式配置。
根据上述(1)和(2)所述的发明，通过分离侧板部与成膜室，能够容易地使具有阴极和阳极的电极单元从成膜室分离。因此，能够拆卸电极单元并以单体进行维护作业，能够较大地确保电极单元周围的作业空间。因此，能够减轻维护作业的负担。
另外，以从成膜室分离的电极单元单体，能够进行例如调节阴极与阳极间的间隔距离、或将阴极和阳极与虚拟负荷连接并进行它们的阻抗调整等。因此，能够离线进行运转薄膜太阳能电池制造装置时所需的各种调整。
(3)在上述(1)所述的薄膜太阳能电池制造装置中，所述电极单元还可以进一步具有改变所述阳极相对于所述阴极的打开角度的开闭机构。
在此情况下，能够通过开闭机构改变阳极的打开角度，使阳极和阴极各自的对置面为露出的状态。也就是说，能够使除基板以外形成膜较多的阳极和阴极的各对置面露出。因此，能够易于进行阳极和阴极的维护作业，进一步减轻维护作业的负担。
(4)上述(3)的情况下，所述开闭机构还可以设置在所述阳极的所述侧板部侧。
在此情况下，能够通过开闭机构打开阳极，使阳极和阴极各自的对置面为露出的状态。也就是说，能够使除基板以外形成膜较多的阳极和阴极的各对置面露出。因此，能够进一步减轻该薄膜太阳能电池制造装置的维护作业的负担。进一步，由于在将阳极和阴极安装在侧板上的状态下，这些阳极和阴极之间能够开闭，因此不用从侧板上拆卸阳极和阴极就能够进行维护。
(5)在上述(1)所述的薄膜太阳能电池制造装置中，还可以进一步设置有与所述电极单元具有相同结构的预备单元。
在此情况下，例如即使为了电极单元的维护作业而使电极单元从成膜室分离的情况下，也能够代替该电极单元将预备单元安装在成膜室中。在此情况下，能够使用预备单元使薄膜太阳能电池制造装置正常运转，直到电极单元的维护作业结束。而且，由于预备单元具有与电极单元相同的结构，因此即使在成膜室中安装预备单元，也能够对基板适当地实施成膜。因此，即使进行维护作业时也能够防止生产效率的下降。
(6)在上述(1)所述的薄膜太阳能电池制造装置中，还可以采用以下结构：在所述阳极中内置有调整所述基板的加热温度的温度控制机构，由所述温度控制机构与所述阳极构成阳极单元。
在此情况下，能够高效地控制基板的温度。另外，由于无需与阳极分别设置温度控制机构，因此能够实现薄膜太阳能电池制造装置的小型化。
(7)在上述(1)所述的薄膜太阳能电池制造装置中，还可以采用以下结构：在俯视时，所述阴极与所述阳极以呈大致垂直的方式安装在所述侧板部上，在所述成膜室的所述壁部设置有开口，通过所述阴极和所述阳极由该开口插入所述成膜室内，并且所述侧板部关闭所述开口，所述电极单元安装到所述成膜室中。
(8)在上述(1)所述的薄膜太阳能电池制造装置中，还可以采用以下结构：在俯视时，所述阴极与所述阳极以呈大致垂直的方式安装在所述侧板部上，在所述成膜室的所述壁部设置有能够由所述侧板部关闭的开口，通过拆卸关闭该开口的所述侧板部，所述阴极和所述阳极由该开口拆卸到所述成膜室外。
根据上述(7)和上述(8)所述的发明，能够进一步容易地进行电极单元的维护作业。
(9)在上述(1)所述的薄膜太阳能电池制造装置中，所述电极单元还可以进一步具有使所述阳极相对于所述阴极接近远离的驱动机构。
在此情况下，由于阳极沿相对于阴极单元接近远离的方向移动，因此基板出入成膜室时，能够扩大阳极与阴极单元之间的间隔。另一方面，在基板的被成膜面上形成膜时，能够缩小阳极与阴极单元之间的间隔。因此，实现形成的膜的品质提高，并使得基板易于出入成膜室，而且能够提高生产率。
(10)在上述(1)所述的薄膜太阳能电池制造装置中，还可以采用以下结构：所述阴极是对所述基板的被成膜面供给成膜气体的簇射极板，所述侧板部具有导入所述成膜气体的导入部。
在此情况下，无需分别设置阴极与簇射极板，能够实现薄膜太阳能电池制造装置的简化以及低成本化。另外，能够实现向成膜空间均匀地导入成膜气体和均匀地产生等离子体。
(11)在上述(1)所述的薄膜太阳能电池制造装置中，所述电极单元还可以进一步具有限制所述基板的外缘部中的成膜范围的掩膜机构。
在此情况下，能够防止向基板的被成膜面中不需要的部分、即向基板的外缘部形成膜。进一步，由于掩膜机构能够与电极单元一体从成膜室分离，因此掩膜机构容易清洁。
(12)在上述(1)所述的薄膜太阳能电池制造装置中，所述电极单元还可以进一步具有台车。
在此情况下，能够通过台车使电极单元容易地移动，能够进一步提高维护作业效率。
(13)上述(12)的情况下，所述台车还可以与所述侧板部连接及分离。
在此情况下，能够在将电极单元与成膜室连接之后，将台车从该电极单元分离，以作为共用的台车使用于其他电极单元的移动。因此，能够由多个电极单元的共享台车，能够进一步降低薄膜太阳能电池制造装置的制造成本。
根据本发明，能够使具有阴极和阳极的电极单元容易地从成膜室分离。因此，能够以电极单元单体进行维护作业，能够较大地确保作业空间。因此，能够减轻维护作业的负担。
另外，即使为了维护作业从成膜室分离电极单元时，也能够代替电极单元将预备单元安装在成膜室中。在此情况下，直到电极单元的维护作业结束能够使薄膜太阳能电池制造装置正常运转。而且，由于预备单元具有与电极单元相同的结构，因此能够对基板实施适当的成膜。因此，即使进行维护作业时也能够防止生产效率的下降。
附图说明
图1是本发明的一个实施方式中的薄膜太阳能电池的概要剖视图；
图2是同上实施方式中的薄膜太阳能电池制造装置的概要俯视图；
图3A是同上实施方式的成膜室的立体图；
图3B是从其他角度观察同上成膜室时的立体图；
图3C是同上成膜室的侧视图；
图4A是本实施方式的电极单元的立体图；
图4B是从其他角度观察同上电极单元时的立体图；
图4C是表示同上电极单元的变形例的图、是将其一部分分解的立体图；
图4D是本实施方式的电极单元的阴极单元和阳极单元的部分剖视图；
图5A是本实施方式的放入取出室的立体图；
图5B是从其他角度观察同上放入取出室时的立体图；
图6是表示本实施方式的推挽机构的概要结构的立体图；
图7A是表示本实施方式的基板装卸室的概要结构的立体图；
图7B是同上基板装卸室的正视图；
图8是本实施方式的基板收容盒的立体图；
图9是本实施方式的托架的立体图；
图10是表示本实施方式的薄膜太阳能电池的制造方法的过程的说明图(1)；
图11是表示同上薄膜太阳能电池的制造方法的接续过程的说明图(2)；
图12是表示同上薄膜太阳能电池的制造方法的接续过程的说明图(3)；
图13是表示同上薄膜太阳能电池的制造方法的接续过程的说明图(4)；
图14是表示同上薄膜太阳能电池的制造方法的接续过程的说明图(5)；
图15A是表示本实施方式的推挽机构的动作的说明图；
图15B是表示本实施方式的推挽机构的动作的说明图；
图16是表示本实施方式的薄膜太阳能电池的制造方法的接续过程的说明图(6)；
图17是表示同上薄膜太阳能电池的制造方法的接续过程的说明图(7)；
图18是表示同上薄膜太阳能电池的制造方法的接续过程的说明图(8)、是基板插入到电极单元时的概要剖视图；
图19是表示同上薄膜太阳能电池的制造方法的接续过程的说明图(9)；
图20是表示同上薄膜太阳能电池的制造方法的接续过程的说明图(10)；
图21是表示同上薄膜太阳能电池的制造方法的接续过程的说明图(11)、是基板被定位在电极单元时的部分剖视图；
图22是表示同上薄膜太阳能电池的制造方法的接续过程的说明图(12)；
图23是表示同上薄膜太阳能电池的制造方法的接续过程的说明图(13)；
图24是表示同上薄膜太阳能电池的制造方法的接续过程的说明图(14)；
图25是表示同上薄膜太阳能电池的制造方法的接续过程的说明图(15)；
图26是用于说明本实施方式的电极单元的维护流程的立体图。
具体实施方式
根据图1～图26对本发明的一个实施方式中的薄膜太阳能电池制造装置进行说明。
(薄膜太阳能电池)
图1是本实施方式的薄膜太阳能电池100的概要剖视图。如图1所示，薄膜太阳能电池100通过层积：构成其表面的玻璃基板W、设置在该玻璃基板W上的透明导电膜构成的上部电极101、非晶硅构成的顶电池102、设置在该顶电池102与后述的底电池104之间的透明导电膜构成的中间电极103、微晶硅构成的底电池104、透明导电膜构成的缓冲层105、以及金属膜构成的背面电极106而构成。即，薄膜太阳能电池100是a-Si/微晶Si叠层型太阳能电池。在这种叠层结构的薄膜太阳能电池100中，通过由顶电池102吸收短波长光，并由底电池104吸收长波长光，能够实现发电效率的提高。
顶电池102的p层(102p)、i层(102i)、n层(102n)三层结构由非晶硅形成。另外，底电池104的p层(104p)、i层(104i)、n层(104n)三层结构由微晶硅构成。
在具有这种结构的薄膜太阳能电池100中，当包含在太阳光中的称作光子的能量粒子撞击到i层时，通过光伏效应产生电子和空穴(hole)，电子向着n层移动，并且空穴向着p层移动。通过从上部电极101和背面电极106取出该通过光伏效应产生的电子/空穴，能够将光能转换为电能。
另外，通过在顶电池102与底电池104之间设置中间电极103，通过顶电池102到达底电池104的光的一部分由中间电极103反射并再次入射到顶电池102侧，因此电池的感光度特性提高，有助于发电效率的提高。
另外，从玻璃基板W侧入射的太阳光，通过各层后，由背面电极106反射。薄膜太阳能电池100，为了提高光能的转换效率，采用以拉伸入射到上部电极101的太阳光的光路的棱镜效应与光的封闭效应为目的的纹理构造。
(薄膜太阳能电池制造装置)
图2是本实施方式中的薄膜太阳能电池制造装置的概要俯视图。如图2所示，该薄膜太阳能电池制造装置10包括：成膜室11，能够同时对多个玻璃基板W进行由微晶硅构成的底电池104(半导体层)的成膜；放入取出室13，能够同时收容搬入该成膜室11的成膜处理前基板W1(玻璃基板W)以及从成膜室11搬出的成膜处理后基板W2(玻璃基板W)；基板装卸室15，将成膜处理前基板W1和成膜处理后基板W2在托架21(参考图9)上装卸；基板装卸机器人17，用于从托架21上装卸玻璃基板W；以及基板收容盒19，收容玻璃基板W以搬送到其他处理室。此外，在本实施方式中，设置有四个由成膜室11、放入取出室13以及基板装卸室15构成的基板成膜线16。基板装卸机器人17能够在铺设于地面上的轨道18上移动，能够通过一台基板装卸机器人17进行向所有的基板成膜线16传递玻璃基板W。进一步，成膜室11与放入取出室13一体化而构成基板成膜模块14，具有可装载于卡车的大小。
图3A～图3C是成膜室11的概要结构图，图3A是立体图、图3B是与图3A不同的角度的立体图、图3C是侧视图。
如这些图3A～图3C所示，成膜室11形成箱型。在成膜室11的与放入取出室13连接的侧面23上形成有三处搭载有玻璃基板W的托架21可通过的托架搬出入口24。在这些托架搬出入口24上分别设置有开闭这些托架搬出入口24的挡板25。关闭挡板25时，托架搬出入口24被封闭并确保气密性。在与侧面23对置的侧面27上安装有三台用于对玻璃基板W实施成膜的电极单元31。这些电极单元31可从成膜室11装卸。在成膜室11的侧面下部的开口28连接有用于对成膜室11内的空间进行真空排气的排气管29(参考图3C。图3A和图3B中省略图示)。在排气管29上设置有真空泵30。
图4A～图4D是电极单元31的概要结构图，图4A是立体图、图4B是与图4A不同的角度的立体图、图4C是表示电极单元31的变形例的立体图、图4D是阴极单元和阳极(对置电极)的部分剖视图。
电极单元31可在形成于成膜室11的侧面27上的三处开口部26装卸(参考图3B)。电极单元31在下部的四角各设置有一个车轮61，可在地面上移动。在安装有车轮61的底板部62上沿着铅直方向竖立设置有侧板部63。该侧板部63具有能够封闭成膜室11的侧面27的开口部26的大小。
如图4C的变形例所示，带车轮61的底板部62也可以作为可与电极单元31分离、连接的台车62A。在此情况下，能够在将电极单元31与成膜室11连接之后，将台车62A从电极单元31分离，以作为共用的台车62A使用于其他电极单元31的移动。
侧板部63构成成膜室11的壁面的一部分。在侧板部63的一个面(面向成膜室11内部的面)65上设置有成膜处理时配置在玻璃基板W的两面的阳极67与阴极单元68。本实施方式的电极单元31包括将阴极单元68夹在中间在其两侧间隔配置的一对阳极67。而且，能够由一个电极单元31同时成膜两块玻璃基板W。成膜处理时的各玻璃基板W以与铅直方向呈大致平行并对置的方式，分别配置在阴极单元68的两面侧。两块阳极67在与各玻璃基板W分别对置的状态下配置在各玻璃基板W的厚度方向外侧。
在侧板部63的另一个面69上安装有用于驱动阳极67的驱动机构71、以及实施成膜时用于对阴极单元68供电的匹配箱72。进一步，在侧板部63上形成有对阴极单元68供给成膜气体的配管用的连接部(未图示)。
在阳极67中内置有加热器H作为调整玻璃基板W的温度的温度控制机构。另外，两块阳极67、67通过设置在侧板部63上的驱动机构71，可沿相互接近、远离的方向(水平方向)移动，从而能够控制各玻璃基板W与阴极单元68之间的间隔距离。具体而言，实施玻璃基板W的成膜前，两块阳极67、67向着阴极单元68移动并与玻璃基板W抵接，进一步沿接近阴极单元68的方向移动并将玻璃基板W与阴极单元68的间隔距离调节为希望的距离。然后，进行成膜，成膜结束后，阳极67、67沿相互远离的方向移动。然后，能够从电极单元31中容易地取出玻璃基板W。
进一步，阳极67经由铰链部87安装在驱动机构71上，从成膜室11拔出电极单元31的状态下，阳极67的朝向阴极单元68侧的面67A能够转动以进行开闭直至与侧板部63的一个面65大致平行。铰链部87设置在阳极67的侧板部63侧。铰链部87是能够使阳极67和阴极单元68各自的对置面(后述详细内容)同时露出的开闭机构。阳极67能够以铰链部87为中心相对于阴极单元68进行开闭。此外，阳极67的开闭角度设定为在俯视中约90°左右(参考图4A)。
阴极单元68具有簇射极板75(＝阴极)、阴极中间部件76、排气管道79、以及浮游电容体82。
在阴极单元68上配置有在与各阳极67对置的面上分别形成有多个小孔(未图示)的一对簇射极板75，能够向玻璃基板W喷出成膜气体。进一步，簇射极板75、75形成与上述匹配箱72连接的阴极(高频电极)。在两块簇射极板75、75之间设置有与匹配箱72连接的阴极中间部件76。即，簇射极板75在与该阴极中间部件76电连接的状态下配置在阴极中间部件76的两侧面。
阴极中间部件76与簇射极板(阴极)75由导电体形成，高频经由阴极中间部件76施加在簇射极板(阴极)75上。因此，两块簇射极板75、75上施加有用于产生等离子体的同电位、同相位的电压。
阴极中间部件76通过未图示的配线与上述匹配箱72连接。在阴极中间部件76与簇射极板75之间形成有空间部77。而且，成膜气体由气体供给装置(未图示)导入到该空间部77。一对空间部77由存在于它们之间的阴极中间部件76分离，对应于各个簇射极板75、75分别形成。而且，独立控制从各簇射极板75、75放出的气体。即，空间部77具有气体供给通道的作用。在本实施方式中，由于各空间部77对应于每个簇射极板75、75分别形成，因此阴极单元68具有两条气体供给通路。
在阴极单元68的周缘部上在其大致全周上设置有中空状的排气管道79。在该排气管道79上形成有用于排出成膜空间81内的成膜气体和反应副生成物(粉末)的排气口80。具体而言，排气口80形成为面对形成在实施成膜时的玻璃基板W与簇射极板75之间的成膜空间81。排气口80沿着阴极单元68的周缘部形成有多个，从而能够在全周上大致均匀地排气。另外，在阴极单元68的下部中的、排气管道79朝向成膜室11内的面上形成有开口部(未图示)，从而能够将排出的成膜气体等向成膜室11内排出。向成膜室11内排出的气体由设置在成膜室11的侧面下部的排气管29向外部排出。另外，在排气管道79与阴极中间部件76之间设置有具有电介质和/或层积空间的浮游电容体82。排气管道79与接地电位连接。排气管道79也执行用于防止从阴极75和阴极中间部件76异常放电的防护框的功能。
进一步，在阴极单元68的周缘部上，以覆盖从排气管道79的外周部到簇射极板75(＝阴极)的外周部的部位的方式设置有一对掩膜78。这些掩膜78限制玻璃基板W的外缘部的成膜范围，覆盖设置在托架21上的后述的夹持部59的夹持片59A(参考图9、图21)，并且实施成膜时与夹持片59A成为一体并形成用于将成膜空间81内的成膜气体和反应副生成物(粉末)引导至排气管道79的气体流动通道R。即，在覆盖托架21(夹持片59A)的掩膜78与簇射极板75之间、和与排气管道79之间形成有气体流动通道R。
回到图2，在成膜室11～基板装卸室15之间铺设有多条移动轨道37，以使托架21能够在成膜室11与放入取出室13之间、以及在放入取出室13与基板装卸室15之间移动。此外，移动轨道37在成膜室11与放入取出室13之间分离，通过关闭挡板25，托架搬出入口24可被封闭。
图5A和图5B是放入取出室13的概要立体图，图5A是立体图、图5B是从与图5A不同的角度观察时的立体图。如图5A和图5B所示，放入取出室13形成箱型。侧面33与成膜室11的侧面23确保气密性地连接。在侧面33上形成有三个托架21能够插通的开口部32。与侧面33对置的侧面34与基板装卸室15连接。在侧面34上形成有三处搭载玻璃基板W的托架21可通过的托架搬出入口35。在托架搬出入口35上设置有能够确保气密性的挡板36。此外，各移动轨道37在放入取出室13与基板装卸室15之间分离，通过关闭挡板36，托架搬出入口35可被封闭。
在放入取出室13中设置有用于使托架21沿着移动轨道37在成膜室11与放入取出室13之间移动的推挽机构38。如图6所示，该推挽机构38包括：卡止部48，用于卡止托架21；一对引导部件49，设置在卡止部48的两端并与移动轨道37大致平行地配置；以及移动装置50，用于使卡止部48沿着两个引导部件49移动。
进一步，在放入取出室13内为了同时收容成膜处理前基板W1和成膜处理后基板W2，设置有用于使托架21向着在俯视中与移动轨道37的铺设方向大致正交的方向移动规定距离的移动机构(未图示)。而且，在放入取出室13的侧面下部41连接有用于对放入取出室13内进行真空排气的排气管42，排气管42与真空泵43连接。
图7A和图7B是基板装卸室15的概要结构图，图7A是立体图、图7B是正视图。如图7A和图7B所示，基板装卸室15由框状体构成，与放入取出室13的侧面34连接。在该基板装卸室15中，能够将成膜处理前基板W1安装到配置在移动轨道37上的托架21上。另外，还能够从托架21上拆卸成膜处理后基板W2。在基板装卸室15中能够并列配置三个托架21。
如图2所示，基板装卸机器人17具有驱动臂45，驱动臂45的前端能够吸附玻璃基板W。另外，驱动臂45能够在配置于基板装卸室15中的托架21与基板收容盒19之间移动，能够从基板收容盒19取出成膜处理前基板W1，进而将成膜处理前基板W1安装到配置在基板装卸室15中的托架21上。另外，驱动臂45还能够将成膜处理后基板W2从返回基板装卸室15的托架21上拆卸，并向基板收容盒19搬送。
图8是基板收容盒19的立体图。如图8所示，基板收容盒19形成箱型，具有能够收容多块玻璃基板W的大小。而且，在该基板收容盒19内能够在玻璃基板W的被成膜面为水平的状态下沿上下方向层积收容多块玻璃基板W。另外，在基板收容盒19下部的四角设置有脚轮47，能够向其他处理装置移动。
图9是托架21的立体图。如图9所示，托架21用于搬送玻璃基板W，包括两块能够安装玻璃基板W的方框状的框架51。也就是，在一个托架21上能够安装两块玻璃基板W。两块框架51、51在其上部通过连结部件52连结。另外，在连结部件52的上面设置有在载置在移动轨道37上的多个车轮53，通过车轮53在移动轨道37上滚动，托架21能够移动。另外，在框架51的下部设置有用于当托架21移动时抑制玻璃基板W摇晃的框架保持器54。该框架保持器54的下端与设置在各室的底面上的剖面凹状的轨道部件55(参考图18)配合。此外，轨道部件55在俯视时沿着移动轨道37配置。如果由多个辊构成框架保持器54，则能够更稳定的搬送。
框架51分别具有周缘部57和夹持部59。玻璃基板W的被成膜面在形成于框架51上的开口部56露出。而且，开口部56的周缘部57与夹持部59能够从玻璃基板W的两面侧夹持并固定玻璃基板W。而且，在夹持玻璃基板W的夹持部59上通过弹簧等作用有偏压力。另外，如图21所示，夹持部59具有与玻璃基板W(成膜处理前基板W1)的表面WO(被成膜面)和背面WU(里面)抵接的夹持片59A、59B。这些夹持片59A、59B之间的间隔根据上述弹簧等的偏压方向、即根据阳极67的移动，沿着夹持片59A相对于夹持片59B接近、远离的方向可变(后述详细内容)。在一条移动轨道37上安装有一台托架21(能够保持一对(两块)基板的一台托架21)。
在本实施方式的薄膜太阳能电池制造装置10中，配置有四组由成膜室11、放入取出室13、以及基板装卸室15构成的基板成膜线16，由于在一个成膜室11中收容有三个托架21，因此能够大致同时对二十四块玻璃基板W进行成膜。
(薄膜太阳能电池的制造方法)
下面对使用本实施方式的薄膜太阳能电池制造装置10对玻璃基板W进行成膜的方法进行说明。此外，在该说明中，使用一组基板成膜线16的附图，其他三组基板成膜线16也以大致相同的流程对玻璃基板W进行成膜。
首先，如图10所示，将收容有多块成膜处理前基板W1的基板收容盒19配置在规定的位置。
接着，如图11所示，开动基板装卸机器人17的驱动臂45，从基板收容盒19中取出一块成膜处理前基板W1，并安装在基板装卸室15内的托架21上。此时，将在基板收容盒19上配置为水平的成膜处理前基板W1的方向变为铅直方向之后安装在托架21上。再次重复该动作，在一个托架21上安装两块成膜处理前基板W1。
进一步重复该动作，在基板装卸室15内剩余的两个托架21上也分别安装成膜处理前基板W1。也就是，在该阶段安装六块成膜处理前基板W1。
接着，如图12所示，安装有成膜处理前基板W1的三个托架21沿着各移动轨道37大致同时移动，收容在放入取出室13内。将托架21收容在放入取出室13之后，放入取出室13的托架搬出入口35的挡板36关闭。然后，使用真空泵43将放入取出室13的内部保持在真空状态。
如图13所示，使用上述移动机构，分别使三个托架21沿在俯视中与铺设各移动轨道37的方向正交的方向移动规定距离。
如图14所示，使成膜室11的挡板25为打开状态，使用推挽机构38使安装有在成膜室11结束成膜的成膜处理后基板W2的托架21A移动到放入取出室13内。此时，托架21与托架21A在俯视时交替并列。而且，通过以规定时间保持该状态，蓄积在成膜处理后基板W2上的热传递到成膜处理前基板W1。也就是，成膜前基板W1被加热。
这里，说明推挽机构38的动作。此外，这里对使成膜室11内的托架21A向放入取出室13内移动时的动作进行说明。
如图15A所示，使安装有成膜处理后基板W2的托架21A卡止在推挽机构38的卡止部48上。而且，使安装在卡止部48上的移动装置50的移动臂58摇动。此时，移动臂58的长度可变。这样，卡止有托架21A的卡止部48在引导部件49的引导下移动，如图15B所示，向放入取出室13内移动。也就是，托架21A从成膜室11向放入取出室13移动。通过如此构成，不需要在成膜室11内设置用于使托架21A移动的驱动源。
如图16所示，通过上述移动机构使托架21和托架21A沿与移动轨道37正交的方向移动，使保持处理前基板W1的各托架21分别移动到移动轨道37的位置。
如图17所示，使用推挽机构38使保持处理前基板W1的各托架21移动到成膜室11内，移动完成后关闭挡板25。此外，成膜室11内保持在真空状态。此时，安装在各托架21上的成膜处理前基板W1沿着它们的面方向移动，在成膜室11内，以表面WO与铅直方向呈大致平行的方式插入到阳极67与阴极单元68之间(参考图18)。
如图18和图19所示，通过上述驱动机构71使两块阳极67沿相互接近的方向移动，并使阳极67抵接到成膜处理前基板W1的背面WU上。
如图20所示，进一步驱动驱动机构71时，成膜处理前基板W1以被阳极67推压的方式向着阴极单元68侧移动。进一步，使成膜处理前基板W1移动直到成膜处理前基板W1与阴极单元68的簇射极板75的间隙达到规定距离(成膜距离)。此外，该成膜处理前基板W1与阴极单元68的簇射极板75的间隙(成膜距离)在5～15mm的范围内，例如可以为5mm的程度。
此时，与成膜处理前基板W1的表面WO侧抵接的托架21的夹持部59的夹持片59A，伴随着成膜处理前基板W1的移动(阳极67的移动)，沿远离夹持片59B的方向移位。此时的成膜处理前基板W1被夹持在阳极67与夹持片59A之间。此外，阳极67向着远离阴极单元68的方向移动时，由于在夹持片59A上作用有未图示的弹簧等的复原力，因此该夹持片59A向着夹持片59B侧移位。
成膜处理前基板W1向着阴极单元侧68移动时，玻璃基板W与掩膜78抵接，在该时刻阳极67的移动停止(参考图21)。
如图21所示，掩膜78覆盖玻璃基板W的外缘部，并形成为与玻璃基板W的外缘部贴紧。成膜空间81由掩膜78、阴极单元68的簇射极板75、以及成膜处理前基板W1(玻璃基板W)限定。
即，掩膜78通过与托架21以及玻璃基板W抵接，从而将成膜空间81与托架21和搬送装置(未图示)所在的成膜腔室内的空间分离。进一步，掩膜78与玻璃基板W的接触面(抵接面)构成作为密封部86，成膜气体不会从这些掩膜78与玻璃基板W之间泄漏。据此，限制成膜气体扩散的范围，能够抑制在不需要的范围的成膜。其结果是能够缩小清洁范围，并减少清洁频率，因此提高该薄膜太阳能电池制造装置10的运转率。
另外，成膜处理前基板W1的移动通过其外缘部与掩膜78抵接而停止，因此掩膜78与簇射极板75以及与排气管道79的间隙、即气体流动通道R的厚度方向的流动通道尺寸设定为使成膜处理前基板W1与阴极单元68的间隙为规定距离。
作为其他方式，通过将掩膜78经由弹性体安装在排气管道79上，也能够通过驱动机构71的行程任意变更成膜处理前基板W1与簇射极板75(＝阴极单元68)的距离。在上述实施方式中，掩膜78与成膜处理前基板W1抵接，但是也可以空出限制成膜气体通过的微小间隔而配置掩膜78与成膜处理前基板W1。
接着，从阴极单元68的簇射极板75喷出成膜气体，并启动匹配箱72对阴极单元68的阴极76施加电压，从而使成膜空间81内产生等离子体，对成膜处理前基板W1的表面WO实施成膜。此时，通过内置在阳极67中的加热器H，成膜处理前基板W1被加热到希望的温度。
阳极67在成膜处理前基板W1达到希望的温度时停止加热。另一方面，通过对簇射极板75(＝阴极单元68)施加电压，从而在成膜空间81内产生等离子体。由于随着时间的经过来自等离子体的热量输入，即使停止阳极67的加热，成膜处理前基板W1的温度也可能上升高于希望的温度。此时，也能够使阳极67执行用于冷却温度过度上升的成膜处理前基板W1的放热板的功能。因此，无论成膜处理时间经过多长时间成膜处理前基板W1均被调整为希望的温度。
此外，在一次成膜处理工序进行多层成膜时，能够通过在每个规定时间切换供给的成膜气体材料而实施。
在成膜中和成膜后，成膜空间81内的气体和反应副生成物(粉末)由形成在阴极单元68的周缘部的排气口80排出。排出的气体通过阴极单元68的周缘部的排气管道79，从设置在成膜室11的侧面下部28的排气管29向外部排出。此外，通过使实施成膜时产生的反应副生成物(粉末)附着、堆积在排气管道79的内壁面上从而能够回收、处理。在成膜室11内的所有电极单元31中，由于执行与上述的处理相同的处理，因此能够对全部六块基板同时实施成膜处理。
而且，成膜处理结束时，通过驱动机构71使两块阳极67沿相互远离的方向移动，成膜处理后基板W2和框架51(夹持片59A)回到原来的位置(参考图19、图21)。即，当成膜处理结束，到达使托架21移动的阶段时，掩膜78从夹持片59A的露出面85脱离。
通过进一步使阳极67沿相互远离的方向移动，成膜处理后基板W2与阳极67远离(参考图18)。
如图22所示，打开成膜室11的挡板25，使用推挽机构38使各托架21向放入取出室13内移动。此时，放入取出室13内被排气，并已经配置有安装了接下来将要成膜的成膜处理前基板W1的托架21B。而且，在放入取出室13内成膜处理后基板W2的蓄积的热量向成膜处理前基板W1传递，成膜处理后基板W2的温度降低。
如图23所示，使各托架21B向成膜室11内移动后，通过上述移动机构使各托架21回到移动轨道37的位置。
如图24所示，关闭挡板25后，使放入取出室13内为大气压，打开挡板36，并使各托架21向基板装卸室15内移动。
如图25所示，在基板装卸室15内通过基板装卸机器人17将各成膜处理后基板W2从各托架21上拆卸，并向基板收容盒19移动。所有成膜处理后基板W2的拆卸完成后，使基板收容盒19移动到下一工序的场所，成膜处理结束。
(电极单元的维护作业)
下面参考图4A和图26，对本实施方式的薄膜太阳能电池制造装置10中的电极单元31的维护作业的流程进行说明。此外，在该说明中，以安装在一个成膜室11中的三台电极单元31之中的一台电极单元31(图26中的中央的电极单元31)的维护作业的流程为例进行说明，省略其他电极单元31的维护作业的说明。但是，当然对于其他电极单元31也以同样的流程进行维护作业。
安装在成膜室11内的电极单元31的阴极单元68和阳极单元90上形成膜或附着有反应副生成物(粉末)时，如图26所示，拆卸这些阴极单元68和阳极单元90并进行它们的清扫或更换等的维护作业。
为了进行维护作业，首先，使电极单元31沿抽出方向(图26中的箭头A方向)移动，使电极单元31从成膜室11分离。此时，由于电极单元31的侧板部63构成成膜室11的壁面的一部分，因此侧板部63从成膜室11分离从而打开成膜室11的开口部26。
然后，在该开口部26安装预备单元Y(参考图26中的箭头B)。预备单元Y具有与电极单元31相同的结构。
即，预备单元Y具有封闭成膜室11的开口部26的侧板部63，在该侧板部63上配设有阴极单元68、以及位于该阴极单元68的两面侧的阳极单元90(阳极67)。此外，预备单元Y具有用于驱动阳极67的驱动机构71、可使阳极67对于阴极单元68开闭的铰链部87设置在阳极67的侧板部63侧等结构与电极单元31相同。
因此，通过在成膜室11的开口部26安装预备单元Y，能够关闭成膜室11的开口部26。因此，在维护(清洁)电极单元31期间如果使用预备单元Y，则能够使用薄膜太阳能电池制造装置10。所以，能够提高薄膜太阳能电池制造装置10的运转率。再有，不用将成膜室11内的温度下降至维护作业所需的希望温度，就能够再次重启对成膜处理前基板W1的表面WO实施成膜的作业。因此，能够缩短维护作业所需的成膜室11的冷却时间。
另一方面，从成膜室11分离的电极单元31，以其单体暴露于外气的状态下放置直至达到可进行维护作业的温度。
电极单元31降至希望的温度时，如图4A所示，使阳极单元90以铰链部87为中心转动。这样，阳极单元90和阴极单元68的各对置面为同时露出的状态。
在成膜时，由掩膜78、阴极单元68的簇射极板(＝阴极)75、以及玻璃基板W形成上述成膜空间81。多会在阴极单元68与阳极单元90对置的面(簇射极板75)、或阳极单元90与阴极单元68对置的面67A(参考图4D)上形成膜或附着有反应副生成物(粉末)。另外，在掩膜78和气体流动通道R中也附着有膜或反应副生成物(粉末)。因此，通过打开阳极单元90，从而能够容易地进行各面的清扫、簇射极板75和掩膜78的更换作业等。而且，电极单元31的各部的清扫或更换结束时，维护作业结束。
设置在电极单元31上的排气管道79也能够同时从成膜室13中拔出。因此，附着、堆积在排气管道79上的反应副生成物(粉末)等也能够容易地进行维护(清洁)。
结束维护的电极单元31在之后执行预备单元Y的功能。即，维护安装在成膜室11上的其他电极单元31时，将其他电极单元31从成膜室11分离后，在由此打开的开口部26上安装结束维护的电极单元31(预备单元Y)。通过重复进行上述内容，即使进行维护时，也几乎能够使薄膜太阳能电池制造装置10不停止地运转。
因此，根据本实施方式，能够使具有阴极76和阳极67的电极单元31容易地从成膜室11分离。因此，能够以电极单元31单体进行维护作业，能够较大地确保作业空间。因此，能够减轻维护作业的负担。
另外，以从成膜室11分离的电极单元31单体，能够调节成膜处理时与玻璃基板W抵接的阳极单元90(阳极67)与阴极单元68的间隔距离、或者能够将阴极76和阳极67与虚拟负荷连接并进行阴极76和阳极67的阻抗调整。因此，能够离线进行运转薄膜太阳能电池制造装置10所需的各种调整。
进一步，能够通过铰链部87使阳极单元90(或阳极67)与阴极单元68(或阴极76)各自的对置面露出。因此，能够易于进行维护作业，进一步减轻维护作业的负担。
而且，由于在阳极67的侧板部63侧设置有铰链部87，因此阳极67的阴极单元68侧的面67A能够转动(打开)直至与侧板部63的另一个面65大致平行。也就是，能够使阳极67和阴极76各自的对置面露出。据此，能够使除了玻璃基板W以外形成膜较多的阳极67与阴极76的各对置面露出。其结果是能够进一步减轻维护作业的负担。进一步，由于能够在安装在侧板部63上的状态下进行开闭，因此不用将阳极67和阴极76从侧板部63上拆卸就能够进行维护。
另外，即使为了维护作业使电极单元31从成膜室11分离时，代替电极单元31将预备单元Y安装到成膜室11，据此直到电极单元31的维护作业结束能够使薄膜太阳能电池制造装置10正常运转。而且，由于预备单元Y具有与电极单元31相同的结构，因此即使将预备单元Y安装到成膜室，也能够对玻璃基板W实施适当的成膜。因此，即使进行维护作业时也能够防止生产效率的下降。
进一步，实施成膜处理时，通过驱动机构71使两块阳极67沿相互接近的方向移动，从而使阳极67与成膜处理前基板W1的背面WU抵接，进一步驱动驱动机构71，使成膜处理前基板W1以被阳极67推压的方式向着阴极单元68侧移动。而且，阳极67中内置加热器H，由该阳极67与加热器H构成阳极单元90。因此，实施成膜处理时，由于阳极67与玻璃基板W之间不存在任何物质，因此能够有效地加热玻璃基板W。另外，由于无需另行设置加热器H，因此还能够实现薄膜太阳能电池制造装置10的小型化。
而且，由于簇射极板75、75形成与匹配箱72连接的阴极(高频电极)，因此无需分别设置该阴极与簇射极板75。因此，能够实现薄膜太阳能电池制造装置10的简化、低成本化。另外，能够实现成膜气体向成膜空间81的均匀导入以及等离子体的均匀产生。
另外，由于阳极67相对于阴极(簇射极板75)沿着接近远离的方向移动，因此玻璃基板W出入于成膜室11时，能够较大地设定阳极67与阴极(簇射极板75)的间隙。另一方面，通过等离子体CVD法对玻璃基板W进行薄膜Si层的成膜时，能够将成膜处理前基板W1与阴极单元68的簇射极板75的间隙设定为规定的较短距离(成膜距离)。具体而言，能够将该规定距离设定为5mm的程度。因此，实现成膜的品质提高，并使得玻璃基板W易于出入成膜室11，能够提高生产率。另外，能够防止出入玻璃基板W时玻璃基板W与阳极67或阴极单元68接触造成损伤。
进一步，由于在阴极单元68的周缘部上，以覆盖从排气管道79的外周部到簇射极板75(＝阴极)的外周部的部位的方式设置有掩膜78，因此能够限制玻璃基板W的外缘部的成膜范围。因此，能够防止向玻璃基板W的被成膜面之中不需要成膜的部分、即向玻璃基板W的外缘部形成膜。由于掩膜78能够与电极单元31一体从成膜室11分离，因此掩膜78易于清洁。
此外，本发明的技术范围并不仅限定于上述实施方式，在不脱离本发明的宗旨的范围内，包括对上述实施方式施加各种变更的内容。即，由本实施方式列举的具体的形状和结构等仅为一个示例，可以适当变更。
进一步，在上述实施方式中，对以下情况进行了说明，即玻璃基板W在与铅直方向呈大致平行的状态下分别对置配置在阴极单元68的两面侧，两块阳极67分别与这些玻璃基板W对置的状态下配置在各玻璃基板W的厚度方向外侧，进而在阴极单元68上设置掩膜78。但是，并不仅限于上述结构，还可以采用在具有阳极67的阳极单元90的两面侧分别配置玻璃基板W，进一步在这些玻璃基板W的外侧配设一对阴极76，分别在这些阴极76上设置掩膜78的结构。
另外，在上述实施方式中，对以下情况进行了说明，即在阳极67的侧板部63侧设置铰链部87，作为可使阳极单元90(阳极67)的面67A、以及阴极单元68与阳极单元90对置的面(簇射极板75)同时露出的开闭机构。但是，并不仅限于此，例如在能够确保薄膜太阳能电池制造装置10的设置空间的场所，具体而言在设置薄膜太阳能电池制造装置10的场所中，在高度方向具有富余的情况下，还可以将铰链部87设置在电极单元31的高度方向的上部或下部。进一步，如果阳极67和阴极单元68的各对置面能够露出，还可以相对于阴极单元68可滑动地设置阳极单元90(阳极67)。
工业上的利用可能性
根据本发明，能够使具有阴极和阳极的电极单元容易地从成膜室分离。因此，能够以电极单元单体进行维护作业，能够较大地确保作业空间。因此，能够减轻维护作业的负担。
另外，即使为了维护作业从成膜室分离电极单元时，也能够代替电极单元将预备单元安装到成膜室。在此情况下，直到电极单元的维护作业结束能够使薄膜太阳能电池制造装置正常运转。而且，由于预备单元具有与电极单元相同的结构，因此能够对基板实施适当的成膜。因此，即使进行维护作业时也能够防止生产效率的下降。
符号说明
10薄膜太阳能电池制造装置
11成膜室
27侧面
31电极单元
61车轮(台车)
62底板部(台车)
63侧板部
67阳极
67A面
68阴极单元
75簇射极板兼阴极
76阴极中间部件
78掩膜(掩膜机构)
87铰链部(开闭机构)
90阳极单元
102顶电池(膜)
104底电池(膜)
H加热器(温度控制机构)
R气体流动通道
W基板
W1成膜处理前基板
W2成膜处理后基板
WO表面(被成膜面)
Y预备单元

Claims (13)

1.一种薄膜太阳能电池制造装置，包括：收容基板的成膜室；以及在该成膜室内对所述基板通过CVD法进行膜形成的电极单元，其特征在于，
所述电极单元具有：
阳极和阴极；以及
侧壁部，所述侧壁部保持该阳极和阴极，构成所述成膜室的壁部的一部分，而且对于所述成膜室装卸自如。
2.根据权利要求1所述的薄膜太阳能电池制造装置，其特征在于，
包括：所述阴极和一对所述阳极，
所述各阳极分别以相对于该阴极隔开规定距离对置的方式配置。
3.根据权利要求1或2所述的薄膜太阳能电池制造装置，其特征在于，所述电极单元进一步具有改变所述阳极相对于所述阴极的打开角度的开闭机构。
4.根据权利要求3所述的薄膜太阳能电池制造装置，其特征在于，所述开闭机构设置在所述阳极的所述侧板部侧。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的薄膜太阳能电池制造装置，其特征在于，进一步设置有与所述电极单元具有相同结构的预备单元。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的薄膜太阳能电池制造装置，其特征在于，
在所述阳极中内置有调整所述基板的加热温度的温度控制机构，
由所述温度控制机构与所述阳极构成阳极单元。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的薄膜太阳能电池制造装置，其特征在于，
在俯视时，所述阴极与所述阳极以呈大致垂直的方式安装在所述侧板部上，
在所述成膜室的所述壁部设置有开口，
所述阴极和所述阳极由该开口插入所述成膜室内，并且所述侧板部关闭所述开口，从而所述电极单元被安装到所述成膜室中。
8.根据权利要求1至6中的任一项所述的薄膜太阳能电池制造装置，其特征在于，
在俯视时，所述阴极与所述阳极以呈大致垂直的方式安装在所述侧板部上，
在所述成膜室的所述壁部设置有能够由所述侧板部关闭的开口，
通过拆卸关闭该开口的所述侧板部，所述阴极和所述阳极能够由该开口拆卸到所述成膜室外。
9.根据权利要求1至8中的任一项所述的薄膜太阳能电池制造装置，其特征在于，所述电极单元进一步具有使所述阳极相对于所述阴极接近远离的驱动机构。
10.根据权利要求1至9中的任一项所述的薄膜太阳能电池制造装置，其特征在于，
所述阴极是对所述基板的被成膜面供给成膜气体的簇射极板，
所述侧板部具有导入所述成膜气体的导入部。
11.根据权利要求1至10中的任一项所述的薄膜太阳能电池制造装置，其特征在于，所述电极单元进一步具有限制所述基板的外缘部中的成膜范围的掩膜机构。
12.根据权利要求1至11中的任一项所述的薄膜太阳能电池制造装置，其特征在于，所述电极单元进一步具有台车。
13.根据权利要求12所述的薄膜太阳能电池制造装置，其特征在于，所述台车能够与所述侧板部连接及分离。
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