DE112011102023T5 - Vorrichtung zur Herstellung eines fotoelektrischen Umwandlungselements - Google Patents

Vorrichtung zur Herstellung eines fotoelektrischen Umwandlungselements Download PDF

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DE112011102023T5
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Abstract

Es wird eine Vorrichtung zur Herstellung eines fotoelektrischen Umwandlungselements zur Verfügung gestellt, die eine Ausheilungsbehandlung an einem flexiblen Substrat in einem kleinen Raum effektiv durchführen kann, eine Vergrößerung der Fläche der Vorrichtung in einem Aufstellungsraum und die Bearbeitungsdauer auf ein Minimum reduzieren kann, eine hohe Produktivität gewährleisten kann und die elektrischen Eigenschaften eines fotoelektrischen Umwandlungselements verbessern kann. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung eines fotoelektrischen Umwandlungselements stellt das fotoelektrische Umwandlungselement und eine transparente leitfähige Dünnschicht auf einem flexiblen Substrat 1 her und befördert das flexible Substrat 1 zu einer Aufrollkammer 5, damit es um eine Aufrollwalze 8 gewickelt wird, die in der Aufrollkammer 5 vorgesehen ist. Die Aufrollkammer 5 weist ein Walzenkern-Heizelement 11 auf, das ein Heizmechanismus ist, der eine Ausheilungsbehandlung an dem flexiblen Substrat 1 durchführt, das nach dem Schichtherstellungsprozess aufgerollt worden ist.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung eines fotoelektrischen Umwandlungselements, das in einer Dünnschicht-Fotovoltaikzelle verwendet wird, und sie betrifft insbesondere eine Vorrichtung zur Herstellung eines fotoelektrischen Umwandlungselements, die eine Ausheilungsbehandlung an einem fotoelektrischen Umwandlungselement durchführt, auf dem eine transparente leitfähige Dünnschicht ausgebildet ist.
  • Hintergrund der Erfindung
  • In den letzten Jahren haben Fotovoltaikzellen als Vorrichtungen zum Erzeugen von sauberer Energie unter Umwelt-Aspekten Aufmerksamkeit erregt. Unter den Fotovoltaikzellen hat die Dünnschicht-Fotovoltaikzelle, bei der ein fotoelektrisches Umwandlungselement mit einer fotoelektrischen Umwandlungsschicht zum Einsatz kommt, die aus mikrokristallinem Silicium oder amorphem Silicium (a-Si) besteht, die Vorteile, dass sie den Bedarf an dem Rohstoff Silicium senkt, die Fläche vergrößert und eine Massenfertigung ermöglicht, und sie hat eine wachsende Bedeutung bei der Schaffung einer nachhaltigen Gesellschaft. Die fotoelektrische Umwandlungsschicht der Dünnschicht-Fotovoltaikzelle wird in der Regel durch die Plasma-unterstützte chemische Gasphasenabscheidung (Plasma-CVD) hergestellt. Darüber hinaus sind bisher Fotovoltaikzellen auf Verbundbasis (CIS) mit einer Energieerzeugungsschicht verwendet worden, die aus Cu, In, Ga, Se oder S besteht.
  • Im Allgemeinen wird ein Substrat mit einer hohen Formstabilität als dünnes Mehrschicht-Substrat verwendet, wie etwa eine Halbleiter-Dünnschicht. Es kommt zum Beispiel ein flexibles Substrat, wie etwa eine Harzfolie oder ein dünnes Blech aus nicht rostendem Stahl, als Substrat für das fotoelektrische Umwandlungselement zum Einsatz, das in der Fotovoltaikzelle verwendet wird, um den Komfort, wie etwa geringe Masse und gute Handhabbarkeit, zu verbessern, die Fläche des Substrats zu vergrößern und eine Massenfertigung zu ermöglichen, um dadurch die Kosten zu senken. Die Vorrichtungen zur Herstellung des fotoelektrischen Umwandlungselements, für das das flexible Substrat verwendet wird, werden in erster Linie in Vorrichtungen für das Rolle-zu-Rolle-Verfahren und solche für das Stepping-Roller-Verfahren (Schrittrollen-Verfahren) unterteilt. Die Vorrichtung für die Herstellung im Rolle-zu-Rolle-Verfahren bildet eine Vielzahl von Schichten auf dem flexiblen Substrat aus, das kontinuierlich durch eine Vielzahl von Abscheidungskammern befördert wird. Die Vorrichtung für die Herstellung im Stepping-Roller-Verfahren hält das flexible Substrat in der einen Abscheidungskammer an, bildet Dünnschichten auf dem Substrat aus und transportiert das flexible Substrat mit den darauf ausgebildeten Dünnschichten von der einen Abscheidungskammer zu der nächsten Abscheidungskammer.
  • Bei dem fotoelektrischen Umwandlungselement, das mit dem vorstehenden Verfahren hergestellt wird, besteht jedoch das Problem, dass seine elektrischen Eigenschaften auf Grund zum Beispiel eines Fehlers in einer Schicht, der während des Schichtbildungsprozesse entsteht, unzulänglich sind. Daher ist ein Verfahren vorgeschlagen worden, bei dem eine Ausheilungsbehandlung, wie etwa eine Wärmebehandlung, an einem fotoelektrischen Umwandlungselement in einer Dünnschicht-Fotovoltaikzelle durchgeführt wird, um zum Beispiel Restspannungen zu beseitigen und die fotoelektrische Umwandlungsleistung zu verbessern.
  • Zum Beispiel in der Patentschrift 1 ist ein Verfahren zur Herstellung einer Dünnschicht-Fotovoltaikzelle beschrieben, bei dem eine Wärmebehandlung (Ausheilungsbehandlung) an einem flexiblen Substrat durchgeführt wird, auf dem eine dünne fotoelektrische Umwandlungsschicht ausgebildet worden ist und das unter konstanten Bedingungen um eine Aufrollwalze in einem Wärmeofen gewickelt wird, der getrennt von der Vorrichtung zur Herstellung der Schicht im Rolle-zu-Rolle-Verfahren oder im Stepping-Roller-Verfahren installiert ist, wodurch die fotoelektrischen Umwandlungseigenschaften verbessert werden.
  • Patentliteratur
    • Patentschrift 1: Japanisches Patent Nr. 4082077
  • Probleme, die die Erfindung lösen will
  • Da jedoch in der Patentschrift 1 die Wärmebehandlung an dem flexiblen Substrat mit den darauf ausgebildeten dünnen fotoelektrischen Umwandlungsschichten in einem Wärmeofen durchgeführt wird, der getrennt von der Herstellungsvorrichtung installiert ist, in der die Dünnschichten hergestellt werden, nimmt die Größe der Herstellungsvorrichtung zu und dadurch steigen die Fertigungskosten. Darüber hinaus beanspruchen der Transport des Substrats und die Erhöhung der Temperatur in dem Wärmeofen einige Zeit. Dadurch sinkt die Produktivität des fotoelektrischen Umwandlungselements.
  • Die Erfindung ist in Anbetracht der vorstehenden Probleme entwickelt worden, und Ziel der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Herstellung eines fotoelektrischen Umwandlungselements zur Verfügung zu stellen, die eine Ausheilungsbehandlung an einem flexiblen Substrat in einem kleinen Raum effektiv durchführen kann, den höheren Platzbedarf für die Vorrichtung in einem Aufstellungsraum und die Bearbeitungsdauer auf ein Minimum reduzieren kann, eine hohe Produktivität gewährleisten kann und die elektrischen Eigenschaften des fotoelektrischen Umwandlungselements verbessern kann.
  • Mittel zu Lösung der Probleme
  • Um die vorgenannten Probleme des Standes der Technik zu lösen, wird bei einem Aspekt der Erfindung eine Vorrichtung zur Herstellung eines fotoelektrischen Umwandlungselements zur Verfügung gestellt, die ein fotoelektrisches Umwandlungselement und eine transparente leitfähige Dünnschicht auf einem flexiblen Substrat herstellt und das flexible Substrat zu einer Aufrollkammer transportiert, damit es auf eine Aufrollwalze gewickelt wird, die in der Aufrollkammer vorgesehen ist. Die Vorrichtung zur Herstellung eines fotoelektrischen Umwandlungselements weist einen Heizmechanismus auf, der in der Aufrollkammer vorgesehen ist und eine Ausheilungsbehandlung an dem flexiblen Substrat durchführt, das gerade aufgewickelt wird.
  • Insbesondere hat die Erfindung vorzugsweise die folgenden Merkmale:
    • (1) Der Heizmechanismus ist in einem Kern der Aufrollwalze vorgesehen.
    • (2) Ein berührungsloser Heizmechanismus, der das flexible Substrat erwärmt, ist außerhalb der Aufrollwalze vorgesehen.
    • (3) Der berührungslose Heizmechanismus hat eine Antriebseinheit, die den berührungslosen Heizmechanismus hin- und herbewegt. Die Antriebseinheit bewegt den berührungslosen Heizmechanismus in funktionsfähiger Verbindung mit dem Wicklungsdurchmesser des flexiblen Substrats, das um die Aufrollwalze gewickelt ist.
    • (4) Ein Temperaturmessgerät, das die Temperatur des flexiblen Substrats und/oder die Temperatur des Kerns der Aufrollwalze misst, ist in der Aufrollkammer vorgesehen. Das Temperaturmessgerät ist elektrisch mit einer Temperatursteuereinheit verbunden, die die abgegebene Leistung des Heizmechanismus und des berührungslosen Heizmechanismus steuert.
    • (5) Die Aufrollwalze hat eine Dreheinheit, die die Aufrollwalze in Drehung versetzt. Die Dreheinheit und die Antriebseinheit des berührungslosen Heizmechanismus sind elektrisch mit einer Antriebssteuereinheit verbunden, die die Drehzahl der Aufrollwalze und den Bewegungsabstand des berührungslosen Heizmechanismus steuert.
    • (6) Die Temperatursteuereinheit und die Antriebssteuereinheit sind über ein Hauptsteuergerät elektrisch miteinander verbunden.
    • (7) In der Aufrollkammer wird die Ausheilungsbehandlung an dem flexiblen Substrat bei einer Temperatur von etwa 120°C oder mehr durchgeführt.
  • Vorzüge der Erfindung
  • Wie vorstehend dargelegt worden ist, werden bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung eines fotoelektrischen Umwandlungselements ein fotoelektrisches Umwandlungselement und eine transparente leitfähige Schicht auf einem flexiblen Substrat hergestellt und das flexible Substrat wird zu einer Aufrollkammer transportiert, um auf eine Aufrollwalze gewickelt zu werden, die in der Aufrollkammer vorgesehen ist. In der Aufrollkammer ist auch ein Heizmechanismus vorgesehen, der eine Ausheilungsbehandlung an dem flexiblen Substrat durchführt, das dabei in der Aufrollkammer aufgewickelt wird. Daher ist es während des Prozesses des Aufwickelns des flexiblen Substrats nach dem Schichtherstellungsprozess möglich, die Ausheilungsbehandlung an dem flexiblen Substrat durchzuführen, während auf einem anderen Teil eine Schicht hergestellt wird, und es ist nicht erforderlich, zusätzlich einen Wärmeofen und eine Druckreduziervorrichtung oder eine an dem Wärmeofen angebrachte Stickstoff-Einleitungsvorrichtung getrennt von der Herstellungsvorrichtung zu installieren.
  • Somit ist es mit der erfindungsgemäßen Herstellungsvorrichtung möglich, ein fotoelektrisches Umwandlungselement, dessen elektrische Eigenschaften durch die Ausheilungsbehandlung verbessert werden, gleichmäßig und zuverlässig herzustellen und die Fläche der Vorrichtung in einem Aufstellungsraum zu verringern und die Bearbeitungsdauer zu verkürzen.
  • Da in der Erfindung der Heizmechanismus in dem Kern der Aufrollwalze vorgesehen ist, ist es nicht erforderlich, zusätzlich zu der Aufrollkammer eine große Heizkammer vorzusehen, und es ist möglich, die Ausheilungsbehandlung an dem flexiblen Substrat, das nach dem Schichtherstellungsprozess um den Kern der Aufrollwalze gewickelt wird, zügig durchzuführen. Dadurch können die elektrischen Eigenschaften des fotoelektrischen Umwandlungselements verbessert werden.
  • Darüber hinaus ist in der Erfindung der berührungslose Heizmechanismus, der das flexible Substrat erwärmt, außerhalb der Aufrollwalze angeordnet. Daher ist es möglich, die Ausheilungsbehandlung an dem flexiblen Substrat nach dem Schichtherstellungsprozess effektiv durchzuführen.
  • Außerdem hat in der Erfindung der berührungslose Heizmechanismus eine Antriebseinheit, die den berührungslosen Heizmechanismus hin- und herbewegt. Die Antriebseinheit bewegt den berührungslosen Heizmechanismus in funktionsfähiger Verbindung mit dem Wicklungsdurchmesser des flexiblen Substrats, das um die Aufrollwalze gewickelt ist. Daher ist es möglich, die Ausheilungsbehandlung an dem flexiblen Substrat nach dem Schichtherstellungsprozess mit einer hohen Geschwindigkeit und unter konstanten Bedingungen effektiv durchzuführen.
  • In der Erfindung ist ein Temperaturmessgerät, das die Temperatur des flexiblen Substrats und/oder die Temperatur des Kerns der Aufrollwalze misst, in der Aufrollkammer vorgesehen. Das Temperaturmessgerät ist mit einer Temperatursteuereinheit elektrisch verbunden, die die abgegebene Leistung des Heizmechanismus und des berührungslosen Heizmechanismus steuert. Dadurch ist es möglich, die Leistungsabgabe des Heizmechanismus durch Überwachen der Temperatur des flexiblen Substrats nach dem Schichtherstellungsprozess und die Temperatur des Kerns der Aufrollwalze zu ändern und über die Temperatursteuereinheit eine Rückkopplungssteuerung durchzuführen. Die Temperatur des flexiblen Substrats nach dem Schichtherstellungsprozess und die Temperatur des Kerns der Aufrollwalze können mit hoher Genauigkeit gesteuert werden.
  • In der Erfindung weist die Aufrollwalze eine Dreheinheit auf, die die Aufrollwalze in Drehung versetzt. Die Dreheinheit und die Antriebseinheit des berührungslosen Heizmechanismus sind elektrisch mit einer Antriebssteuereinheit verbunden, die die Drehzahl der Aufrollwalze und den Bewegungsabstand des berührungslosen Heizmechanismus steuert. Daher ist es in dem Fall, dass die Temperatur des flexiblen Substrats nach dem Schichtherstellungsprozess und die Temperatur des Kerns der Aufrollwalze überwacht werden und eine Rückkopplungssteuerung über die Temperatursteuereinheit durchgeführt wird, möglich, die Drehzahl der Aufrollwalze und den Bewegungsabstand des berührungslosen Heizmechanismus zu ändern und die Transportgeschwindigkeit oder die Heiztemperatur für das flexible Substrat einzustellen. Dadurch kann eine erforderliche und ausreichende Ausheilungsbehandlung an dem flexiblen Substrat nach dem Schichtherstellungsprozess durchgeführt werden.
  • In der Erfindung sind die Temperatursteuereinheit und die Antriebssteuereinheit über ein Hauptsteuergerät elektrisch miteinander verbunden. Daher kann eine Steuerung mit einer hohen Ansprechempfindlichkeit erreicht werden.
  • In der Erfindung wird die Aufrollkammer evakuiert, oder es wird ein inertes Gas, wie etwa Stickstoff oder Argon, in die Aufrollkammer eingeleitet. In der Aufrollkammer wird die Ausheilungsbehandlung an dem flexiblen Substrat bei einer Temperatur von etwa 120°C oder mehr durchgeführt. Dadurch ist es möglich, eine erforderliche und ausreichende Ausheilungsbehandlung an dem flexiblen Substrat nach dem Schichtherstellungsprozess durchzuführen und ein fotoelektrisches Umwandlungselement mit guten elektrischen Eigenschaften herzustellen.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist eine Schnittansicht, die den Aufbau einer Vorrichtung zur Herstellung eines fotoelektrischen Umwandlungselements gemäß einer Ausführungsform der Erfindung schematisch darstellt.
  • 2 ist eine Schnittansicht, die eine Antriebseinheit eines berührungslosen Heizelements in der in 1 gezeigten Herstellungsvorrichtung entlang der Linie A-A von 1 zeigt.
  • 3 ist eine Darstellung, die einen Zustand schematisch darstellt, in dem das in 2 gezeigte berührungslose Heizelement in funktionsfähiger Verbindung mit dem Wicklungsdurchmesser eines flexiblen Substrats bewegt wird, das um eine Aufrollwalze gewickelt ist. 3(a) ist eine Darstellung, die die Anordnung der berührungslosen Heizelemente für den Fall zeigt, dass der Wicklungsdurchmesser klein ist, und 3(b) ist eine Darstellung, die die Anordnung der berührungslosen Heizelemente für den Fall zeigt, dass der Wicklungsdurchmesser groß ist.
  • 4 ist ein Diagramm, das eine Dreheinheit der Aufrollwalze in der in 1 gezeigten Herstellungsvorrichtung schematisch darstellt.
  • 5 ist ein Ablaufdiagramm, das den Ablauf des Steuerprozesses für das Ändern der Transportgeschwindigkeit des flexiblen Substrats in der in 1 gezeigten Herstellungsvorrichtung zeigt.
  • Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
  • Nachstehend wird eine Vorrichtung zur Herstellung eines fotoelektrischen Umwandlungselements nach einer Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. 1 ist eine Schnittansicht, die den Aufbau der Vorrichtung zur Herstellung eines fotoelektrischen Umwandlungselements gemäß der Ausführungsform der Erfindung schematisch darstellt.
  • 1 zeigt eine Ausführungsform, bei der ein flexibles Substrat 1 mit dem Rollezu-Rolle-Verfahren kontinuierlich transportiert wird. In 1 weist die Herstellungsvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform eine Vakuumkammer 2 auf, die sich in der Transportrichtung des flexiblen Substrats 1 (in der Richtung des Pfeils A) erstreckt. Die Vakuumkammer 2 weist eine Abrollkammer 3, eine Vielzahl von Abscheidungskammern 4 (in 1 ist nur eine Abscheidungskammer dargestellt) und eine Aufrollkammer 5 auf, die von der hinteren Seite zu der vorderen Seite (in 1 von links nach rechts) vorgesehen ist. In der Regel besteht das flexible Substrat 1 aus einem isolierenden Kunststoff, wie etwa PET, PEN, PES, Acryl oder Aramid, oder aus nicht rostendem Stahl.
  • In der Abrollkammer 3 sind eine Abrollwalze 6 zum Transportieren des flexiblen Substrats 1 und eine Führungswalze 7 vorgesehen. In der Aufrollkammer 5 sind eine Aufrollwalze 8 zum Aufrollen des flexiblen Substrats 1 und eine Führungswalze 7 vorgesehen. Die Aufrollkammer 5 wird evakuiert, oder es wird ein inertes Gas, wie etwa Stickstoff oder Argon, in die Aufrollkammer 5 eingeleitet, um eine inerte Atmosphäre zu erzeugen.
  • Das flexible Substrat 1 wird kontinuierlich von der Abrollwalze 6 über die Führungswalze 7, die Abscheidungskammer 4 und die Führungswalze 7 zu der Aufrollwalze 8 bewegt.
  • Die Abscheidungskammer 4 enthält eine Hochfrequenz-Elektrode (HF-Elektrode) 9, die einen Hochfrequenzstrom (HF-Strom) von einer externen Hochfrequenz-Stromquelle über eine Anpassungsschaltung einer Anpassungsschaltungseinheit, ein Kabel und eine Erdungselektrode 10 empfängt, die so vorgesehen ist, dass sie der HF-Elektrode 9 gegenüberliegt. Die HF-Elektrode 9 weist eine Duschkopf-Elektrodenplatte auf, und in der Oberfläche der Duschkopf-Elektrodenplatte ist eine Vielzahl von Gas-Auslassöffnungen zum strahlenförmigen Emittieren eines Abscheidungsgases (Rohgases) ausgebildet. In der Erdungselektrode 10 ist ein Heizelement vorgesehen, das das zu transportierende flexible Substrat 1 erwärmt. Wenn eine Hochfrequenz-Spannung an die HF-Elektrode 9 angelegt wird, wird in einem Entladungsraum zwischen der HF-Elektrode 9 und der Erdungselektrode 10 ein Plasma erzeugt, und das Abscheidungsgas wird aufgespalten und reagiert mit dem Substrat. Dadurch werden auf der Oberfläche des flexiblen Substrats 1, das zwischen den Elektroden transportiert wird, ein fotoelektrisches Umwandlungselement und eine transparente leitfähige Schicht hergestellt.
  • Bei der Herstellungsvorrichtung nach dieser Ausführungsform ist in dem Kern (Aufrollkern) der Aufrollwalze 8 ein Walzenkern-Heizelement 11 vorgesehen, das ein Heizmechanismus ist, der zum Durchführen einer Ausheilungsbehandlung an dem flexiblen Substrat 1 verwendet wird, das nach einem Schichtherstellungsprozess aufgerollt wird. Das Walzenkern-Heizelement 11 ist so gestaltet, dass die Temperatur der Aufrollwalze 8 auf einen vorgegebenen Wert erhöht werden kann und diese Temperatur aufrechterhalten werden kann. Insbesondere wird das Walzenkern-Heizelement 11 dadurch hergestellt, dass ein Heizelement in einem Walzenkern vorgesehen wird, das aus einem Material wie nicht rostender Stahl oder Aluminium besteht und das Substrat von der Innenseite des Kerns her erwärmt. Zum Beispiel wird als das Walzenkern-Heizelement 11 ein Mantel-Heizelement, ein elementares Heizelement oder ein Patronen-Heizelement verwendet, und das Walzenkern-Heizelement 11 wird über ein Durchführungselement mit Strom versorgt. Außerdem kann auch ein zylindrisches Heizelement als das Walzenkern-Heizelement zum Einsatz kommen, was von dem Material, das das zu verarbeitende flexible Substrat bildet, oder von der Konfiguration der Vorrichtung abhängig ist.
  • Berührungslose Heizelemente 12, die berührungslose Heizmechanismen sind, die das flexible Substrat 1 mit den darauf ausgebildeten Schichten von der Seite der Außenperipherie her erwärmen, sind in vorgegebenen Abständen um die Außenperipherie der Aufrollwalze 8 so angeordnet, dass sie dann ansprechen, wenn eine Ausheilungsbehandlung an dem flexiblen Substrat 1 durchgeführt werden muss, das bei einer vorgegebenen Temperatur oder darüber aufgerollt wird. Als ein Beispiel für die berührungslosen Heizelemente 12 seien Heizelemente in Form von Lampen im fernen Infrarot genannt, die in einer Vielzahl in der Umfangsrichtung in vorgegebenen Abständen angeordnet sind. Außerhalb der einzelnen Lampen-Heizelemente ist eine Reflexionsplatte 12a vorgesehen. Das Heizelement in Form einer Lampe im fernen Infrarot hat eine niedrige Heizleistung für ein Material mit einem hohen Reflexionsgrad, das heißt, für ein Material mit einem kleinen Strahlungsfaktor. Es ist daher notwendig, ein Heizelement in Form einer Lampe im fernen Infrarot zu verwenden, das für den Bearbeitungszustand des zum Einsatz kommenden flexiblen Substrats 1 geeignet ist. Nach dem Schichtherstellungsprozess wird an dem flexiblen Substrat 1 eine Ausheilungsbehandlung bei einer Temperatur von 120°C oder mehr durchgeführt.
  • Das berührungslose Heizelement 12 hat eine Antriebseinheit, wie etwa einen Aktuator, die das Heizelement hin- und herbewegt und beweglich konfiguriert ist. Bei dieser Ausführungsform ist ein Beispiel für die Antriebseinheit des berührungslosen Heizelements 12 in 2 gezeigt, die eine Schnittansicht entlang der Linie A-A von 1 ist. In 2 sind der obere und der untere Teil des berührungslosen Heizelements 12 über eine Verbindungsstange 21 und Arbeitsstangen 22a mit hydraulischen Aktuatoren 22 verbunden. Wenn die Arbeitsstangen 22a der Aktuatoren 22 aus- oder eingefahren werden, wird das berührungslose Heizelement 12 in der Richtung des Pfeils bewegt. Die Richtung, in der das berührungslose Heizelement 12 bewegt wird, ist senkrecht zu der Mittellinie der Welle der Aufrollwalze 8 in der vertikalen Richtung des berührungslosen Heizelements 12, und die Bewegung des berührungslosen Heizelements 12 wird mittels Führungsteilen (zum Beispiel Führungsnuten oder Führungsschienen) 23 gesteuert, die an der Verbindungsstange 21 angebracht sind. Darüber hinaus ist jeder Aktuator 22 elektrisch mit einer Antriebssteuereinheit 17 verbunden, die nachstehend beschrieben wird. Das heißt, das berührungslose Heizelement 12 ist so konfiguriert, dass es von der Antriebseinheit in der entgegengesetzten Richtung des flexiblen Substrats 1 nach dem Schichtherstellungsprozess in funktionsfähiger Verbindung mit dem Wicklungsdurchmesser des flexiblen Substrats 1 hin- und herbewegt wird, das auf die Aufrollwalze 8 aufgerollt wird. Während des Prozesses wird der Abstand zwischen dem berührungslosen Heizelement 12 und dem flexiblen Substrat 1 so gesteuert, dass das flexible Substrat 1 nach dem Schichtherstellungsprozess auf einer gewünschten Temperatur gehalten wird. Gleichgültig, ob der Wicklungsdurchmesser zum Beispiel klein ist, wie es in 3(a) gezeigt ist, oder groß ist, wie es in 3(b) gezeigt ist, die Position des berührungslosen Heizelements 12 wird in Abhängigkeit von der Änderung des Wicklungsdurchmessers des flexiblen Substrats 1 geändert. Darüber hinaus wird der Abstand zwischen dem flexiblen Substrat 1, das auf die Aufrollwalze 8 aufgerollt wird, und den berührungslosen Heizelementen 12 auf einem vorgegebenen Wert gehalten, und die abgegebene Leistung der Heizelemente 12 wird so gesteuert, dass die Wärmemenge (der Wärmefluss), die auf das flexible Substrat 1 aufgebracht wird, konstant ist. Der Grund hierfür liegt darin, dass bei einem kleinen Wicklungsdurchmesser die berührungslosen Heizelemente 12 dicht aneinander angeordnet sind. Daher ist es möglich, das flexible Substrat 1 mit einer geringen Heizleistung effektiv zu erwärmen.
  • Bei dieser Ausführungsform ist ein berührungsloses Temperaturmessgerät 13, das die Temperatur des flexiblen Substrats 1 nach dem Schichtherstellungsprozess und/oder die Temperatur des Kerns der Aufrollwalze 8 (bei dieser Ausführungsform beide Temperaturen) misst, in der Aufrollkammer 5 vorgesehen. Das Temperaturmessgerät 13 ist mit einer Temperatursteuereinheit 14 elektrisch verbunden, die die abgegebene Leistung des Walzenkern-Heizelements 11 und die abgegebene Leistung der berührungslosen Heizelemente 12 steuert.
  • Bei dieser Ausführungsform weist die Aufrollwalze 8 weiterhin eine Dreheinheit, wie etwa einen Motor, auf, die die Walze in Drehung versetzt. Die Dreheinheit regelt die Drehzahl der Aufrollwalze 8 so, dass die Transportgeschwindigkeit des flexiblen Substrats 1 geändert wird, das gerade aufgerollt wird. Die Dreheinheit der Aufrollwalze 8 und die Antriebseinheit jedes berührungslosen Heizelements 12 sind mit der Antriebssteuereinheit 17 elektrisch verbunden, die die Drehzahl der Aufrollwalze 8 und den Bewegungsabstand des berührungslosen Heizelements 12 regelt. Darüber hinaus sind die Temperatursteuereinheit 14 und die Antriebssteuereinheit 17 über ein Hauptsteuergerät 18 elektrisch miteinander verbunden. Bei dieser Ausführungsform wird zum Beispiel eine Dreheinheit, wie sie in 4 gezeigt ist, als die Dreheinheit der Aufrollwalze 8 verwendet. Ein Ende des Kerns der Aufrollwalze 8 ist direkt mit einer rotierenden Welle eines Servomotors 23 verbunden, der ein Drehmechanismus ist (oder ein Ende des Kerns ist indirekt mit einem Treibriemen eines Mechanismus verbunden, der die Drehbewegung des Motors überträgt), und das andere Ende des Kerns, das nicht mit dem Drehmechanismus verbunden ist, ist mit einer Dreh-Unterstützungskomponente, wie etwa einem Lager 24, verbunden. Die direkte oder die indirekte Verbindung wird auf Grund der Größe des Aufstellungsraums gewählt. Der Drehmechanismus des Servomotors 23 ist über ein Dreheinheit-Steuergerät 25 mit dem Hauptsteuergerät 18 elektrisch verbunden. Zwischen den Drehmechanismus des Servomotors 23 und das Dreheinheit-Steuergerät 25 ist eine Detektionseinheit 26, wie etwa ein Codierer oder ein Tachogenerator, elektrisch geschaltet, die die Drehzahl des Servomotors 23 detektiert.
  • Wenn der Servomotor 23, der der Drehmechanismus mit der vorstehend beschriebenen Konfiguration ist, die Drehzahl der Aufrollwalze 8 regelt, kann die Transportgeschwindigkeit des flexiblen Substrats 1 geändert werden, das gerade aufgerollt wird. Das heißt, wenn Informationen, die die Drehzahl angeben, von dem Hauptsteuergerät 18 über das Dreheinheit-Steuergerät 25 in den Servomotor 23 eingegeben werden, sodass die Transportgeschwindigkeit geändert werden kann, wird eine Gangschaltung durchgeführt, wie in 5 gezeigt ist. Dann wird die Drehzahl der Aufrollwalze 8 geändert, und es wird eine Änderung der Transportgeschwindigkeit des flexiblen Substrats 1 durchgeführt. In 5 wird eine Gangschaltung durchgeführt, aber je nach der Konfiguration der Vorrichtung wird möglicherweise keine Gangschaltung durchgeführt. Die Kontrolle der aktuellen Transportgeschwindigkeit und die Detektion des Transportgeschwindigkeitsbefehls (die Detektion der Eingabe eines abnormen Werts) werden hier nicht beschrieben.
  • Bei der Steuerung der Drehzahl der Aufrollwalze 8 und der Steuerung des Bewegungsabstands des berührungslosen Heizelements 12 nimmt die Anzahl der Umdrehungen der Aufrollwalze 8 zu oder ab, und der Bewegungsabstand zwischen dem berührungslosen Heizelement 12 und dem flexiblen Substrat 1 wird auf einen konstanten Wert eingestellt oder er nimmt in Abhängigkeit von den Bearbeitungsbedingungen, die in der nachstehenden Tabelle 1 angegeben sind, zu oder ab (der Abstand kann in Abhängigkeit von der abgegebenen Leistung des Heizelements geändert werden). Darüber hinaus sind alle Steuereinheiten mit dem Hauptsteuergerät 18 verbunden. Tabelle 1 zeigt ein Steuerverfahren für den Fall, dass die abgegebene Leistung des Heizelements konstant ist.
  • Die Leistungsabgabe des Heizelements wird entsprechend dem Material oder der Solltemperatur geregelt. Tabelle 1
    Bearbeitungsbedingungen Operation
    Heizdauer Heiztemperatur Drehzahl Abstand zwischen Heizelement und Substrat
    Verkürzung Keine Änderung Erhöhung Konstant
    Verlängerung Keine Änderung Verringerung Konstant
    Keine Änderung Erhöhung Gleichbleibend Verringerung
    Keine Änderung Verringerung Gleichbleibend Vergrößerung
    Verkürzung Erhöhung Erhöhung Verringerung
    Verkürzung Verringerung Erhöhung Vergrößerung
    Verlängerung Erhöhung Verringerung Verringerung
    Verlängerung Verringerung Verringerung Vergrößerung
  • Bei dieser Ausführungsform ist das Hauptsteuergerät 18 mit der Temperatursteuereinheit 14, der Antriebssteuereinheit 17 und dem Dreheinheit-Steuergerät 25 elektrisch verbunden und es steuert jedes Muster, das in Tabelle 1 gezeigt ist, auf Grund eines eingegebenen Werts. Das heißt, das Hauptsteuergerät 18 ist über die Temperatursteuereinheit 14 mit dem Temperaturmessgerät 13 elektrisch verbunden, meldet die von dem Temperaturmessgerät 13 ermittelten Messergebnisse für die Temperatur des flexiblen Substrats 1 und die Temperatur des Kerns der Aufrollwalze 8 zurück und steuert die Heizdauer des berührungslosen Heizelements 12, den Abstand zwischen dem berührungslosen Heizelement 12 und dem flexiblen Substrat 1 und die abgegebene Leistung jedes Heizelements.
  • Vorstehend ist eine beispielhafte Ausführungsform der Erfindung beschrieben worden, aber die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebene Ausführungsform beschränkt. Auf der Grundlage des technischen Grundgedankens der Erfindung können verschiedene Modifikationen und Abwandlungen der Erfindung vorgenommen werden.
  • Zum Beispiel werden bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform mit der Rolle-zu-Rolle-Herstellungsvorrichtung kontinuierlich Schichten auf dem flexiblen Substrat 1 ausgebildet, das kontinuierlich durch die Abscheidungskammer 4 bewegt wird. Die Erfindung kann jedoch auch für eine Stepping-Roller-Herstellungsvorrichtung verwendet werden, die das flexible Substrat 1, das in die Abscheidungskammer 4 transportiert wird, anhält, Schichten auf dem flexiblen Substrat 1 ausbildet und das flexible Substrat 1 dann von der Abscheidungskammer 4 zu der nächsten Abscheidungskammer 4 befördert. Alternativ kann die Erfindung für den Fall verwendet werden, dass in der Abscheidungskammer ein anderes Verfahren, wie etwa Schichtabscheidung, als das Vakuumverfahren durchgeführt wird.
  • Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform sind die berührungslosen Heizelemente 12, die das flexible Substrat 1 von der Seite der Außenperipherie der Aufrollwalze 8 her erwärmen, um die Außenperipherie der Aufrollwalze 8 angeordnet. Je nach der Art der Vorrichtung brauchen die berührungslosen Heizelemente 12 aber auch gar nicht vorgesehen zu werden und es kann nur das Walzenkern-Heizelement 11 vorgesehen werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Flexibles Substrat
    2
    Vakuumkammer
    3
    Aufrollkammer
    4
    Abscheidungskammer
    5
    Aufrollkammer
    6
    Abrollwalze
    8
    Aufrollwalze
    9
    HF-Elektrode
    10
    Erdungselektrode
    11
    Walzenkern-Heizelement (Heizmechanismus)
    12
    Berührungslos Heizelement (berührungsloser Heizmechanismus)
    13
    Temperaturmessgerät
    14
    Temperatursteuereinheit
    17
    Antriebssteuereinheit
    18
    Hauptsteuergerät
    22
    Aktuator
    23
    Servomotor
    24
    Lager
    25
    Dreheinheit-Steuergerät

Claims (7)

  1. Vorrichtung zur Herstellung eines fotoelektrischen Umwandlungselements, die ein fotoelektrisches Umwandlungselement und eine transparente leitfähige Dünnschicht auf einem flexiblen Substrat herstellt und das flexible Substrat zu einer Aufrollkammer transportiert, damit es um eine Aufrollwalze gewickelt wird, die in der Aufrollkammer vorgesehen ist, mit: einem Heizmechanismus, der in der Aufrollkammer vorgesehen ist und eine Ausheilungsbehandlung an dem flexiblen Substrat durchführt, das gerade aufgerollt wird.
  2. Vorrichtung zur Herstellung eines fotoelektrischen Umwandlungselements nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizmechanismus in einem Kern der Aufrollwalze vorgesehen ist.
  3. Vorrichtung zur Herstellung eines fotoelektrischen Umwandlungselements nach Anspruch 1 oder 2, die weiterhin einen berührungslosen Heizmechanismus aufweist, der außerhalb der Aufrollwalze vorgesehen ist und das flexible Substrat erwärmt.
  4. Vorrichtung zur Herstellung eines fotoelektrischen Umwandlungselements nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der berührungslose Heizmechanismus eine Antriebseinheit aufweist, die den berührungslosen Heizmechanismus hin- und herbewegt, und die Antriebseinheit den berührungslosen Heizmechanismus in funktionsfähiger Verbindung mit einem Wicklungsdurchmesser des flexiblen Substrats bewegt, das um die Aufrollwalze gewickelt ist.
  5. Vorrichtung zur Herstellung eines fotoelektrischen Umwandlungselements nach einem der Ansprüche 1 bis 4, die weiterhin Folgendes aufweist: ein Temperaturmessgerät, das in der Aufrollkammer vorgesehen ist und die Temperatur des flexiblen Substrats und/oder die Temperatur des Kerns der Aufrollwalze misst; und eine Temperatursteuereinheit, die die abgegebene Leistung des Heizmechanismus und des berührungslosen Heizmechanismus steuert und mit dem Temperaturmessgerät elektrisch verbunden ist.
  6. Vorrichtung zur Herstellung eines fotoelektrischen Umwandlungselements nach Anspruch 4 oder 5, die weiterhin eine Antriebssteuereinheit aufweist, die die Drehzahl der Aufrollwalze und den Bewegungsabstand des berührungslosen Heizmechanismus steuert, wobei die Aufrollwalze eine Dreheinheit aufweist, die die Aufrollwalze in Drehung versetzt, und die Dreheinheit und die Antriebseinheit des berührungslosen Heizmechanismus elektrisch mit der Antriebssteuereinheit verbunden sind.
  7. Vorrichtung zur Herstellung eines fotoelektrischen Umwandlungselements nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatursteuereinheit und die Antriebssteuereinheit über ein Hauptsteuergerät elektrisch miteinander verbunden sind.
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