CN102468370A - 薄膜太阳能电池用缺陷修复用工具、装置及缺陷修复方法 - Google Patents

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Abstract

一种薄膜太阳能电池用缺陷修复用工具、装置及缺陷修复方法。本发明的课题在于不损害美观地修复薄膜太阳能电池的局部缺陷。作为解决手段，该缺陷修复用工具是如下工具：被设置于加工装置的头部的夹头保持并进行旋转，用于对薄膜太阳能电池上产生的局部缺陷进行绝缘分离，该工具具有柄部(35)和刃尖部(36)。柄部(35)形成在一端侧，被夹头(16)保持。刃尖部(36)形成在另一端侧，在前端具有加工用的刃(36a)。并且，刃尖部(36)的刃(36a)以预定宽度形成在离开旋转中心的位置处。

Description

薄膜太阳能电池用缺陷修复用工具、装置及缺陷修复方法
技术领域
本发明涉及缺陷修复用工具，尤其涉及被设置于加工装置的头部的夹头保持并进行旋转，用于对在薄膜太阳能电池上产生的局部缺陷进行绝缘分离的缺陷修复用工具。此外，本发明涉及具有缺陷修复用工具的缺陷修复用装置，还涉及使用了缺陷修复用工具的缺陷修复方法。
背景技术
薄膜太阳能电池利用例如专利文献1所示的方法制造。在该专利文献1所记载的制造方法中，在玻璃等基板上形成由Mo(钼)膜构成的下部电极膜，之后，下部电极膜被分割为长条状。接着，在下部电极膜上形成包含CIGS(铜铟镓硒)膜等黄铜矿(Chalcopyrite)结构化合物半导体膜的化合物半导体膜。接着，还将这些半导体膜的一部分呈长条状去除并分割为长条状，并且形成上部电极膜，使得覆盖这些半导体膜。并且最后，上部电极膜的一部分呈长条状被剥离并被分割为长条状。
在这种薄膜太阳能电池的制造过程中，由于会在薄膜形成时混入颗粒、或者产生针孔，由此有时会产生上部电极和下部电极短路等局部缺陷。
因此，为了修复这种薄膜太阳能电池的局部缺陷，提出了通过激光从其他部分对缺陷部分进行绝缘分离的方法(参照专利文献2和3)。
【专利文献1】日本实开昭63-16439号公报
【专利文献2】日本特开2007-273933号公报
【专利文献3】国际公开公报WO2010/023845A1
在如专利文献2和3所示那样，通过激光修复薄膜太阳能电池的局部缺陷的情况下，有时会在激光加工部残留熔融残渣。该熔融残渣有时会成为使上部电极和下部电极短路的原因，可能会产生新的缺陷。
因此，考虑用由金刚石等硬质材料形成的加工工具去除局部缺陷部分。但是，在使用这种以往的加工工具剥离薄膜时，在比较广的区域范围内剥离膜。并且，作为衬底的Mo膜会在剥离薄膜后的部分露出。于是，在从外观观察薄膜太阳能电池的情况下，Mo膜的露出部分反射光而发亮，从而损害美观。
发明内容
本发明的课题在于，不损坏美观地修复薄膜太阳能电池的局部缺陷。
第1发明的薄膜太阳能电池的缺陷修复用工具被设置于加工装置的头部的夹头保持并进行旋转，用于对薄膜太阳能电池上产生的局部缺陷进行绝缘分离，该缺陷修复用工具具有柄部和刃尖部。柄部形成在一端侧，被夹头保持。刃尖部形成在另一端侧，在前端具有加工用的刃。并且，刃尖部的刃以预定宽度形成在离开旋转中心的位置处。
在使用该缺陷修复用工具时，使工具的旋转中心对准薄膜太阳能电池的局部缺陷的位置，将刃按压至电池(基板)的表面并且使缺陷修复用工具旋转。由此，剥离局部缺陷周围的薄膜。由此，能够使局部缺陷从其他部分绝缘分离。
此处，在局部缺陷的周围将薄膜呈环状剥离。即，并不剥离包含缺陷部分的整个区域的薄膜。因此，作为衬底的Mo膜等电极膜露出的部分变少，能够尽可能抑制美观被损害。
第2发明的薄膜太阳能电池的缺陷修复用工具是在第1发明的缺陷修复用工具中，刃尖部的刃与旋转中心线正交。此外，刃尖部的前端的刃以外的部分倾斜，使得随着远离刃而接近柄部侧。
此处，刃以外的部分以逐渐远离刃的方式倾斜，因此与仅突出形成刃的情况相比，刃的强度变高。因此，在加工中能够抑制刃折损。
第3发明的薄膜太阳能电池的缺陷修复用工具是在第1或2发明的缺陷修复用工具中，刃尖部的刃的宽度为0.1mm以下。
此处，刃的宽度为0.1mm以下，因此被环状剥离的薄膜的宽度最大为0.1mm，衬底的电极膜露出的区域变得更小。
第4发明的薄膜太阳能电池的缺陷修复用装置用于对薄膜太阳能电池上产生的局部缺陷进行绝缘分离，该缺陷修复用装置具有：工作台，其载置有作为缺陷修复对象的薄膜太阳能电池；头；移动机构，其用于使工作台和头在水平面内相对移动。头具有第1发明至第3发明中的任意一项记载的缺陷修复用工具，能够在上下方向上移动，并且对缺陷修复用工具进行旋转驱动。
在该装置中，作为缺陷修复对象的薄膜太阳能电池被载置在工作台上。并且，使工作台和头在水平面内相对移动，使缺陷修复用工具对准局部缺陷的位置。在该状态下，使缺陷修复用工具下降来将刃按压至电池基板的表面，并对缺陷修复用工具进行旋转驱动。由此，局部缺陷的周围薄膜被环状剥离，从而能够使局部缺陷从其他部分绝缘分离。
第5发明的薄膜太阳能电池的缺陷修复用装置是在第4发明的装置中，头具有：夹头，其保持缺陷修复用工具；电动机，其用于使夹头旋转；接头；以及按压机构，其用于以预定的负荷压力将缺陷修复用工具按压至薄膜太阳能电池的表面。接头将夹头和电动机的旋转轴相互连接成在上下方向移动自如且不能旋转。
此处，局部缺陷是在微小的区域产生的。因此，缺陷修复用工具非常细，例如直径为1mm左右。在如通常的钻头加工装置那样，将上述的非常细的工具与电动机直接连接，并使电动机和夹头部分下降来使工具抵接基板表面时，工具可能会由于电动机和夹头部分的自重而折损。
因此，在第5发明中，用接头连接保持工具的夹头和电动机，使得电动机等的重量不作用到工具。因此，能够减少工具的折损。
第6发明的薄膜太阳能电池的缺陷修复用装置是在第5发明的装置中，头还具有：保持架，其将夹头支撑为旋转自如；以及施力部件。施力部件对夹头和保持架朝上方施力，抵消夹头和保持架的自重。
此处，不仅是电动机的重量，夹头和保持架的重量也会不通过施力部件作用到工具。因此，能够进一步抑制工具的折损。
第7发明的薄膜太阳能电池的缺陷修复方法用于对薄膜太阳能电池上产生的局部缺陷进行绝缘分离，该方法具有以下工序。
(1)准备刃尖部的刃以预定宽度形成在离开旋转中心的位置处的缺陷修复用工具的工序。
(2)使缺陷修复用工具旋转，环状地剥离局部缺陷的周围的薄膜的工序。
通过该方法将局部缺陷和周围绝缘分离。并且，衬底的电极膜露出的部分变少，能够尽可能抑制美观被损害。
在以上那样的本发明中，能够不损害美观地修复薄膜太阳能电池的局部缺陷。
附图说明
图1是采用了本发明的一个实施方式的缺陷修复用装置的外观立体图。
图2是所述装置的头的侧视图。
图3是本发明的一个实施方式的缺陷修复用工具的主视图、侧视图和仰视图。
图4是图3的A部放大图。
图5是示出利用缺陷修复用工具进行加工的一例的图。
标号说明
1：工作台；2：缺陷修复用工具；3：头；16：夹头；17：电动机；18：按压机构；20：保持架；24：接头；29：弹簧；32：气缸；35：柄部；36：刃尖部；36a：刃；36b：退刀部。
具体实施方式
图1示出采用了本发明的一个实施方式的集成型薄膜太阳能电池的缺陷修复用装置的外观立体图。
[缺陷修复用装置的整体结构]
该装置具有载置有太阳能电池基板W的工作台1、和分别具有缺陷修复用工具2的多个头3，该装置还分别具有两个摄像机4和监视器5。
工作台1在水平面内能够在图1的Y方向上移动。此外，工作台1在水平面内能够旋转为任意的角度。另外，在图1中示出头3的概略外观(3个头中的两个省略了前端部分)，与实际形状不同。头3的具体情况将后述。
各头3能够通过移动支撑机构6在工作台1的上方沿X、Y方向移动。另外，如图1所示，X方向是在水平面内与Y方向垂直的方向。移动支撑机构6具有：一对支撑柱7a、7b；导杆8，其设置在一对支撑柱7a、7b之间；以及电动机10，其驱动形成在导杆8上的引导件9。如前所述，各头3能够沿着引导件9在X方向上移动。此外，在头3上设置有未图示的气缸，头3的整体能够通过该气缸上下运动。
两个摄像机4分别被固定在台座12上。各台座12能够沿着设置在支撑台13上的在X方向上延伸的引导件14移动。两个摄像机4能够上下运动，用各摄像机4拍摄的图像显示在对应的监视器5上。
[头]
图2提取头3的主要部分进行示出。该图2所示的主要部分被装配于沿着引导件9移动的移动框(未图示)，通过未图示的气缸在上下方向上移动。另外，图2是从侧方观察(在图1的X方向上观察)到头3的图。
头3具有缺陷修复用工具2，并且具有保持工具2的夹头16、用于使夹头16旋转的电动机17和按压机构18。这些各部件被固定于移动框的头框3a支撑。
夹头16是在以往的钻头加工装置等上设置的公知结构，可将工具2保持为拆装自如。夹头16通过保持架20被支撑为旋转自如。即，在保持架20上形成有在上下方向上贯通的孔20a，在该孔20a的上部和下部配置有多个轴承21。并且，通过该轴承21将夹头16支撑为旋转自如。在夹头16的上部形成有螺纹16a，在该螺纹16a上旋合有轴承螺母22。轴承螺母22与多个轴承21中的配置在上部的轴承21的内圈抵接。夹头16通过这种结构被保持在保持架20上。此外，在夹头16的上端部形成有连接用的平坦部16b。
电动机17的旋转轴17a和夹头16的平坦部16b通过接头24连接。接头24形成为圆柱状，在上部形成有圆形的孔24a，在下部形成有狭缝24b。孔24a朝上端打开，狭缝24b朝下方打开。并且，在孔24a中插入电动机17的旋转轴17a，旋转轴17a被固定为不能旋转且不能在上下方向上移动。此外，在狭缝24b中插入夹头16的平坦部16b。该平坦部16b仅被插入到狭缝24b，不能相对旋转，但是相互滑动自如。
此外，保持架20具有朝进深方向(图2的右方)延伸的引导部20b、和从引导部20b进一步朝相同方向延伸的按压用连接部20c。在头框3a上设置有在上下方向上延伸的导轨26。并且，引导部20b滑动自如地卡合于导轨26。此外，在保持架20上设置有销27，并且在销27上方的头框3a上设置有杆28，在销27和杆28之间设置有弹簧29。夹头16和保持架20被该弹簧29向上方施力，从而抵消了它们的自重。
按压机构18具有被固定于头框3a的气缸32。气缸32的活塞杆33与保持架20的按压用连接部20c连接。因此，能够通过驱动该气缸32，使保持架20和夹头16升降。
[缺陷修复用工具]
图3示出缺陷修复用工具2。图3(a)是工具2的主视图，图3(b)是其侧视图，图3(c)是仰视图。此外，图4示出了图3(a)的A部具体情况。
如图3和图4所示，缺陷修复用工具2形成为截面圆形的棒状，在一端侧具有柄部35，在另一端侧具有刃尖部36。柄部35是被夹头16保持的部分，刃尖部36在前端具有加工用的刃36a。该工具2被装配于夹头16，以旋转中心线C为中心旋转。
刃尖部36的刃36a形成为与旋转中心线C垂直，并且离开旋转中心线C形成。此外，刃尖部36的刃36a以外的部分成为不与加工对象接触的退刀部36b。退刀部36b相对于刃36a倾斜预定角度α。即，退刀部36b倾斜角度α，使得随着远离刃36a而接近柄部侧。另外，在该实施方式中，工具2的直径D为1mm，刃36a的宽度w为0.1mm。刃36a的宽度w只要在0.1mm以下，则优选比较小。
[缺陷修复方法]
首先，使用摄像机4和监视器5，检查基板上是否有局部缺陷。如果发现局部缺陷，则通过移动机构6移动头3，进行对位以使工具2的旋转中心C到达局部缺陷的正上方。
在进行了以上那样的对位后，驱动电动机17来使工具2旋转。接着，驱动气缸32使夹头16与保持架20一起下降，使设置在夹头16的工具2的前端与薄膜抵接。由此，如图5所示，在局部缺陷P的周围形成环状的膜剥离部分E。能够通过形成该膜剥离部分E，使局部缺陷P与其他部分绝缘。
此处，不剥离包含局部缺陷P的整个预定区域的膜，而将局部缺陷P的周围的薄膜呈环状剥离，因此作为衬底的电极膜(Mo膜)露出的部分较少。因此，外观上能看到的发亮的部分变少，不会损害美观。
此外，包含工具2的夹头16和保持架20不会通过接头24从电动机17侧的部件承受负荷。而且，包含工具2的夹头16和保持架20的自重被弹簧29抵消。因此，只有由气缸32设定的按压负荷作用于工具2。因此，能够高精度地管理工具2对薄膜的按压负荷，设为需要的最小限度，能够减少由于对工具2作用过大负荷造成的折损。
[其他实施方式]
本发明不限于以上实施方式，能够不脱离本发明范围地进行各种变形和修正。
例如，缺陷修复用工具的刃尖部的形状不限于上述实施方式，只要能够剥离离开旋转中心线C的部分的薄膜，则可以是任何形状。
此外，本发明不限于化合物半导体的薄膜太阳能电池，还能够应用于薄膜硅太阳能电池等使用了其他材质的半导体的薄膜太阳能电池的缺陷修复。

Claims (7)

1.一种薄膜太阳能电池的缺陷修复用工具，其被设置于加工装置的头部的夹头保持并进行旋转，用于对薄膜太阳能电池上产生的局部缺陷进行绝缘分离，其中，该缺陷修复用工具具有：
柄部，其形成在一端侧，被所述夹头保持；以及
刃尖部，其形成在另一端侧，在前端具有加工用的刃，
所述刃尖部的刃以预定宽度形成在离开旋转中心的位置处。
2.根据权利要求1所述的薄膜太阳能电池的缺陷修复用工具，其中，
所述刃尖部的刃与旋转中心线正交，
所述刃尖部的前端的刃以外的部分倾斜，使得随着远离所述刃而接近所述柄部侧。
3.根据权利要求1或2所述的薄膜太阳能电池的缺陷修复用工具，其中，所述刃尖部的刃的宽度为0.1mm以下。
4.一种薄膜太阳能电池的缺陷修复用装置，其用于对薄膜太阳能电池上产生的局部缺陷进行绝缘分离，该缺陷修复用装置具有：
工作台，其载置作为缺陷修复对象的薄膜太阳能电池；
头，其具有权利要求1至3中的任意一项所述的缺陷修复用工具，该头能够在上下方向上移动，并且对所述缺陷修复用工具进行旋转驱动；以及
移动机构，其用于使所述工作台和所述头在水平面内相对移动。
5.根据权利要求4所述的薄膜太阳能电池的缺陷修复用装置，其中，
所述头具有：
夹头，其保持所述缺陷修复用工具；
电动机，其用于使所述夹头旋转；
接头，其将所述夹头和所述电动机的旋转轴相互连接成在上下方向移动自如且不能旋转；以及
按压机构，其用于以预定的负荷压力将所述缺陷修复用工具按压至所述薄膜太阳能电池的表面。
6.根据权利要求5所述的薄膜太阳能电池的缺陷修复用装置，其中，
所述头还具有：
保持架，其将所述夹头支撑为旋转自如；以及
施力部件，其对所述夹头和所述保持架朝上方施力，用于抵消所述夹头和所述保持架的自重。
7.一种薄膜太阳能电池的缺陷修复方法，用于对薄膜太阳能电池上产生的局部缺陷进行绝缘分离，在该缺陷修复用方法中，
准备刃尖部的刃以预定宽度形成在离开旋转中心的位置处的缺陷修复用工具，
使所述缺陷修复用工具旋转，环状地剥离所述局部缺陷周围的薄膜。
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