JP2002203888A

JP2002203888A - 太陽電池セルの製造装置及び製造方法

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Publication number: JP2002203888A
Application number: JP2001275907A
Authority: JP
Inventors: Hiroki Narutomi; 弘紀成富
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2000-10-23
Filing date: 2001-09-12
Publication date: 2002-07-19
Anticipated expiration: 2021-09-12
Also published as: JP4046492B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ウエハに塗布された電極ペーストが太陽電池
セルの製造装置の金属製の搬送ベルトに付着することに
より生じる搬送ベルトの寿命の低下や太陽電池セルの品
質の低下を解消する。【解決手段】電極ペーストが塗布されたウエハ２を金
属製の搬送ベルト９により加熱炉１０内に搬入し、この
加熱炉１０により、ウエハ２に塗布された電極ペースト
に対して乾燥・焼成処理を行う太陽電池セルの製造装置
において、搬送ベルト９上に、ウエハ２を搬送ベルト９
に接しないように支持する支持手段１１を設けたことを
特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、太陽電池セルの製
造装置及び製造方法に関し、特に、ウエハに塗布された
電極ペーストに対して乾燥・焼成処理を行う加熱炉及び
この加熱炉内にウエハを搬入する金属製の搬送ベルトを
備えた太陽電池セルの製造装置及びこの製造装置を用い
た太陽電池セルの製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、太陽電池セルの発電効率を上
げる目的や太陽電池セルで発電された電気を効率良く取
り出す目的で、太陽電池セルとなるウエハの表面と裏面
に導電性の電極ペーストを印刷等により塗布し、これを
乾燥・焼成する処理を行う製造方法が知られている。図
８は、このような方法で製造された太陽電池セルの一般
的な構成を模式的に示す断面図である。すなわち、この
太陽電池セル１は、半導体基板としての多結晶ウエハ２
と、このウエハ２の表面に形成された表面電極３と、ウ
エハ２の裏面に形成された裏面電極４とを備えている。

【０００３】ウエハ２は、ｐ型シリコンを固化して成
り、その表面にｎ⁺層５が形成されてｐｎ接合部が形成
されている。このｎ⁺層５の表面には、太陽光の吸収を
促進させるための凹凸６が形成され、更に、この凹凸６
の表面には、太陽光の反射を防止するための反射防止膜
７が形成されている。また、ウエハ２の裏面にはｐ⁺層
８が形成されている。

【０００４】凹凸６は、ウエハ２に対して三フッ化塩素
ガス（ＣＣｌＦ₃）等の塩素性ガスを用いてドライエッ
チングを行うことにより形成される。あるいは、水酸化
ナトリウム水溶液（ＮａＯＨ）等のアルカリ水溶液を用
いてウエットエッチングを行うことにより形成される。
反射防止膜７は、シランとアンモニアの混合ガスを原料
としてプラズマＣＶＤ法で形成される窒化シリコン膜、
あるいはチタン酸アルコキシドを原料として常圧ＣＶＤ
法で形成される酸化チタン膜等から成る。

【０００５】また、表面電極３は、ウエハ２の受光面に
Ａｇペーストを塗布し、これを焼成して形成される。同
様にして、裏面電極４は、アルミニウムの金属ペースト
を塗布し、これを約７００℃で焼成してｐ⁺層８を形成
した後、裏面の一部にＡｇペーストを塗布し、これを焼
成して形成される。そして、半田槽（不図示）に浸漬
し、Ａｇペーストが塗布・焼成された部分３及び４にハ
ンダを付けると太陽電池セル１が完成する。

【０００６】このような太陽電池セルの製造方法を実施
する製造装置では、表面電極３及び／又は裏面電極４形
成のために、ウエハ２の表面及び／又は裏面に塗布され
たＡｇペースト及び／又はアルミニウム（Ａｌ）ペース
トの乾燥・焼成工程に、ベルト式の搬送手段と加熱炉を
使用しており、従来、Ａｇペースト及び／又はアルミニ
ウム（Ａｌ）ペーストが塗布されたウエハ２は、図９に
示すように、加熱炉（不図示）に出入りするメッシュ状
の金属製の搬送ベルト（メッシュベルト）９上に直接置
かれていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の技術で
は、まだ乾燥していないペーストが搬送ベルト９に付着
し、ペーストの成分が搬送ベルト９に移行して搬送ベル
ト９の金属部分が合金化し、これによって搬送ベルト９
の寿命が著しく低下するという問題点が有った。

【０００８】また、ウエハ２における搬送ベルト９が直
接接触している部分では、搬送ベルト９が接触していな
い部分と比べて昇温速度が異なるため、乾燥・焼成後の
Ａｌペーストの剥がれやブリスターが発生するという問
題点が有った。

【０００９】また、搬送ベルト９が、前回の乾燥・焼成
処理で付着したペーストにより汚れている場合、出来上
がった太陽電池セル１の表面に搬送ベルト９の跡が付い
ていて外観が著しく損なわれていたり、また、ウエハ２
が汚染されて、出来上がった太陽電池セル１の特性が低
下することがあった。

【００１０】本発明は、ウエハに塗布された電極ペース
トが太陽電池セルの製造装置の金属製の搬送ベルトに付
着することにより生じる搬送ベルトの寿命の低下や太陽
電池セルの品質の低下を解消することを目的としてなさ
れたものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ために、第１の発明は、電極ペーストが塗布されたウエ
ハを金属製の搬送ベルトにより加熱炉内に搬入し、この
加熱炉により、ウエハに塗布された電極ペーストに対し
て乾燥・焼成処理を行う太陽電池セルの製造装置におい
て、搬送ベルト上に、ウエハを搬送ベルトに接しないよ
うに支持する支持手段を設けたことを特徴としている。

【００１２】このような構成によれば、ウエハに塗布さ
れた乾燥していない電極ペーストが搬送ベルトに付着し
ないため、搬送ベルトの金属部分が合金化して寿命が低
下するのを防止することができる。また、搬送ベルトに
電極ペーストが付着しないため、外観が損なわれた太陽
電池セルや、ウエハの汚染により特性が低下した太陽電
池セルが製造されるのを防止することができる。また、
ウエハに搬送ベルトが接触しないため、乾燥・焼成処理
されるウエハの昇温速度を全体に亙って均一化すること
ができ、乾燥・焼成後のペーストの剥がれやブリスター
の発生を防止することができる。

【００１３】また、第２の発明は、第１の発明におい
て、支持手段が、搬送ベルト上に所定間隔をおいて設け
られた複数個の支持部材より成り、各支持部材が、隣接
する支持部材との間でウエハを支持するように形成され
ていることを特徴としている。

【００１４】また、第３の発明は、第２の発明におい
て、搬送ベルトにおけるウエハの排出側端部の近傍に、
搬送ベルトの移動にしたがって複数個の支持部材間に入
り込んでこれらの間に支持されたウエハを支持部材から
離脱させるシュータが設けられたことを特徴としてい
る。

【００１５】この場合、乾燥・焼成処理済のウエハを支
持部材から自動的且つ効率良く離脱させることができる
ので、製造効率が向上する。

【００１６】また、第４の発明は、第１〜第３の発明に
おいて、支持手段が、寸法の異なる複数種類のウエハを
支持することができるように形成されていることを特徴
としている。

【００１７】この場合、支持手段を取り替えなくても複
数種類のウエハに対応することができるので、手間が低
減する。

【００１８】また、第５の発明は、第１〜第４の発明に
おいて、支持手段が搬送ベルトに着脱自在であることを
特徴としている。

【００１９】この場合、支持手段が破損した場合に、支
持手段を取り替るだけでよいので、メンテナンスが容易
となる。また、支持手段を他の種類のものに取り替える
ことにより、多種類のウエハに対応することができる。

【００２０】また、第６の発明は、第１〜第５の発明に
おいて、支持手段が、支持したウエハに加わる衝撃を緩
和するように形成されていることを特徴としている。

【００２１】この場合、乾燥・焼成処理中の搬送ベルト
の振動等の衝撃がウエハに伝わりにくくなるので、不良
品が発生しにくくなり、生産歩留まりが向上する。

【００２２】また、第７の発明は、第１〜第６の発明に
おいて、支持手段におけるウエハを受ける部分にクッシ
ョン性を有する部材が取り付けられたことを特徴として
いる。

【００２３】この場合、乾燥・焼成処理中の搬送ベルト
の振動等の衝撃によるウエハの割れ等の不良が殆ど発生
しなくなり、生産歩留まりが向上する。

【００２４】また、第８の発明は、第１〜第６の発明に
おいて、支持手段におけるウエハを受ける部分が柔軟性
を有する材料により形成されたことを特徴としている。

【００２５】この場合、乾燥・焼成処理中の搬送ベルト
の振動等の衝撃によるウエハの割れ等の不良が殆ど発生
しなくなり、生産歩留まりが向上する。

【００２６】また、第９の発明は、第１〜第８の発明の
製造装置を用いた太陽電池セルの製造方法であって、電
極ペーストが塗布されたウエハを支持手段に支持させる
工程と、支持手段に支持されたウエハを加熱炉内に搬入
し、ウエハの電極ペーストに対して乾燥・焼成処理を行
う工程と、電極ペーストが乾燥・焼成処理されたウエハ
を支持手段から離脱させる工程とを含むことを特徴とし
ている。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の具体的な実施形態
を図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実
施形態である太陽電池セルの製造装置の要部の概略側面
図、図２は、図１の製造装置の搬送ベルトに取り付けら
れた支持部材にウエハを支持させた状態を示す平面図、
図３は、支持部材と搬送ベルトの取り付け関係を示す正
面断面図、図４は、支持部材と搬送ベルトの取り付け関
係を示す側面図、図５は、支持部材と搬送ベルトの取り
付け関係を示す平面図である。なお、本実施形態におい
て、従来技術と対応する部分には同一の符号を付してあ
り、重複する説明を省略している。

【００２８】図１において、１０はトンネル状の加熱炉
で、メッシュ状で金属製の搬送ベルト９は矢印方向に進
行して加熱炉１０に出入りする。図２に示すように、搬
送ベルト９上には、ウエハ２を支持する複数個の支持部
材（支持手段）１１、１１、・・・が、進行方向及び幅
方向に一定間隔をおいて整列するように設けられてい
る。各支持部材１１は、隣接する他の３つの支持部材１
１との間でウエハ２を支持し、ウエハ２は搬送ベルト９
には接触していない。

【００２９】図１に示すように、加熱炉１０の内部に
は、支持部材１１上のウエハ２の上面及び下面に対向す
るように、複数個のヒータ２３、２３、・・・が搬送ベ
ルト９の進行方向に所定間隔をおいて設けられている。
また、搬送ベルト９におけるウエハ２の排出側端部の近
傍に、搬送ベルト９の移動にしたがって支持部材１１、
１１間に入り込み、ウエハ２を支持部材１１から離脱さ
せるフォーク形状のシュータ２４が設けられており、こ
のシュータ２４によって、ウエハ２が、衝撃を受けるこ
となく支持部材１１から自動的且つ効率良く取り外さ
れ、次工程に案内される。

【００３０】支持部材１１は弾性を有する薄い帯状の金
属板を折り曲げることにより形成され、図３に示すよう
に、中央部に上方に向けて突出するとともに搬送ベルト
９の進行方向に向けて延びる突起１２を有しており、そ
の左右両側が、二種類のウエハ２、２’を支持すること
ができるように段差状に形成されている。

【００３１】すなわち、突起１２の左右両側に、突起１
２の下端部から搬送ベルト９の幅方向外側及び下方に向
けて延びる第１の支持部１３と、その下端部から垂直下
方に向けて延びる第１の垂直部１４と、その下端部から
搬送ベルト９の幅方向外側及び下方に向けて延びる第２
の支持部１５と、その下端部から搬送ベルト９の幅方向
内側に向けて「く」の字形状または逆「く」の字形状に
屈曲した屈曲部１６と、その下端部から垂直下方に向け
て延びる第２の垂直部１７と、その下端部から搬送ベル
ト１１の幅方向外側に向けて延びる爪部１８、１８とが
対称的に形成されている。

【００３２】屈曲部１６、１６は、第１の支持部１３ま
たは第２の支持部１５に支持されたウエハ２または２’
に対して搬送中または取り出し時に与えられる衝撃を吸
収するストレスリリーフとしての機能を有している。そ
のため、乾燥・焼成中における搬送ベルト９の振動がウ
エハ２、２’に直接伝わりにくく、ウエハ２、２’の割
れ等の原因となるストレスが低減される。

【００３３】支持部材１１は、搬送ベルト９に取り付け
られた取付部材１９に着脱自在に係合するようになって
いる。この取付部材１９は、弾性を有する薄い帯状の金
属板を折り曲げることにより形成され、両端部にカール
状の折り曲げ部２０を有しており、この折り曲げ部２０
に支持部材１１の爪部１８、１８を係合させるようにな
っている。なお、取付部材１９における折り曲げ部２
０、２０の間の部分は平板状になっている。取付部材１
９は、搬送ベルト９を形成する上側のワイヤ２１と下側
のワイヤ２２の間に挿入装着されるようになっている。

【００３４】支持部材１１の取付部材１９への取り付け
方法について説明すると、支持部材１１の第２の垂直部
１７、１７のあたりを内方に押し曲げ、支持部材１１
を、取付部材１９の折り曲げ部２０、２０に接している
ワイヤ２１、２１間に挿入し、爪部１８、１８の先端部
を取付部材１９の折り曲げ部２０内に挿入して押し曲げ
力を解除する。これによって、爪部１８、１８の先端部
が弾性により折り曲げ部２０、２０の内面に押し付けら
れて、支持部材１１が取付部材１９上に固定される。す
なわち、支持部材１１は、搬送ベルト９に対して、進行
方向、幅方向、及び上下方向に固定された状態となる
（図４、５参照）。

【００３５】取付部材１９における折り曲げ部２０、２
０間の部分は三本以上のワイヤ２２で支えられており、
支持部材１１上に支持されたウエハ２、２’は水平に保
たれる。これによって、搬送時にウエハ２、２’が搬送
経路外の物体に当たったりすることが無いので、搬送ミ
スを減らすことができる。また、ヒータ２３、２３、・
・・からウエハ２、２’の各部分までの距離が一定に保
たれるため、ウエハ２、２’の全体が均一に乾燥・焼成
される。なお、支持部材１１及び取付部材１９は極力小
さく形成し、加熱炉の昇温特性が低下しないようにして
いる。

【００３６】次に、本発明の他の実施形態を説明する。
図６、７は本発明の他の実施形態の支持部材と搬送ベル
トの取り付け関係を示す正面断面図である。なお、本実
施形態において、上述した実施形態と対応する部分には
同一の符号を付してあり、重複する説明を省略してい
る。

【００３７】支持部材１１は、通常、高温下において耐
久性の有る硬い金属材料（例えばＳＵＳ３０４やニクロ
ムＶ等）で形成されるため、折り曲げ部１６、１６を設
けてストレスリリーフとしての機能を持たせたとして
も、乾燥・焼成中における搬送ベルト９の振動によりウ
エハ２、２’が硬い支持部材１１上で跳ね上がって支持
部材１１に衝突する際にウエハ２、２’に割れが発生す
る恐れが有る。

【００３８】そこで、図６に示す支持部材１１’は、上
述したような硬い金属材料で形成されるとともに、ウエ
ハ２、２’を受ける第１及び第２の支持部１３、１５と
突起１２の部分に細い針金２５をコイル状に巻着してい
る。このようにすることで、乾燥・焼成中における搬送
ベルト９の振動によりウエハ２、２’が硬い支持部材１
１’上で跳ね上がっても針金２５がクッションとして作
用するためウエハ２、２’が割れることがない。なお、
針金２５の代わりにＳＵＳ製等の細かいメッシュ状の金
網を支持部材１１上に巻着するようにしてもよい。本実
施形態のその他の構成は第１の実施形態と同様である。

【００３９】また、図７に示す支持部材１１’’は、ウ
エハ２、２’を受ける第１及び第２の支持部１３、１５
と突起１２の部分がテフロン（登録商標）等の柔軟性の
有る耐熱樹脂２６で一体的に形成されており、その下側
の部分は、上述したような硬い金属材料から成る板材に
よって、耐熱樹脂２６を載せる平板状の部分２７を有す
るように形成されている。このようにしても、耐熱樹脂
２６に載せたウエハ２、２’が跳ね上がった場合にウエ
ハ２、２’が割れることがない。本実施形態のその他の
構成は第１の実施形態と同様である。なお、この支持部
材は、その耐熱性を考慮して、主として乾燥工程で用い
られる。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように第１の発明によれ
ば、搬送ベルト上に、ウエハを搬送ベルトに接しないよ
うに支持する支持手段を設けたことにより、乾燥してい
ない電極ペーストが搬送ベルトに付着しないため、搬送
ベルトの金属部分が合金化して寿命が低下するのを防止
することができる。また、搬送ベルトに電極ペーストが
付着しないため、外観が損なわれた太陽電池セルや、ウ
エハの汚染により特性が低下した太陽電池セルが製造さ
れるのを防止することができる。また、ウエハに搬送ベ
ルトが接触しないため、乾燥・焼成されるウエハの昇温
速度を全体に亙って均一化することができ、乾燥・焼成
後のペーストの剥がれやブリスターの発生を防止するこ
とができる。

【００４１】また、第３の発明によれば、搬送ベルトに
おけるウエハの排出側端部の近傍に、搬送ベルトの移動
にしたがって複数個の支持部材間に入り込んでこれらの
間に支持されたウエハを支持部材から離脱させるシュー
タが設けられたことにより、乾燥・焼成処理済のウエハ
を支持部材から自動的且つ効率良く離脱させることがで
きるので、製造効率が向上する。

【００４２】また、第４の発明によれば、支持手段が、
寸法の異なる複数種類のウエハを支持することができる
ように形成されていることにより、支持手段を取り替え
なくても複数種類のウエハに対応することができるの
で、手間が低減する。

【００４３】また、第５の発明によれば、支持手段が搬
送ベルトに着脱自在であることにより、支持手段が破損
した場合に、支持手段を取り替るだけでよいので、メン
テナンスが容易となる。また、支持手段を他の種類のも
のに取り替えることにより、多種類のウエハに対応する
ことができる。

【００４４】また、第６の発明によれば、支持手段が、
支持したウエハに加わる衝撃を緩和するように形成され
ていることにより、乾燥・焼成処理中の搬送ベルトの振
動等の衝撃がウエハに伝わりにくくなるので、不良品が
発生しにくくなり、生産歩留まりが向上する。

【００４５】また、第７の発明によれば、支持手段にお
けるウエハを受ける部分にクッション性を有する部材が
取り付けられたことにより、乾燥・焼成処理中の搬送ベ
ルトの振動等の衝撃によるウエハの割れ等の不良が殆ど
発生しなくなり、生産歩留まりが向上する。

【００４６】また、第８の発明によれば、支持手段にお
けるウエハを受ける部分が柔軟性を有する材料により形
成されたことにより、乾燥・焼成処理中の搬送ベルトの
振動等の衝撃によるウエハの割れ等の不良が殆ど発生し
なくなり、生産歩留まりが向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態である太陽電池セルの製
造装置の要部の概略側面図。

【図２】図１の製造装置の搬送ベルトに取り付けられ
た支持部材にウエハを支持させた状態を示す平面図。

【図３】支持部材と搬送ベルトの取り付け関係を示す
正面断面図。

【図４】支持部材と搬送ベルトの取り付け関係を示す
側面図。

【図５】支持部材と搬送ベルトとの取り付け関係を示
す平面図。

【図６】他の実施形態の支持部材と搬送ベルトの取り
付け関係を示す正面断面図。

【図７】他の実施形態の支持部材と搬送ベルトの取り
付け関係を示す正面断面図。

【図８】一般的な太陽電池セルの構造を模式的に示す
断面図。

【図９】従来の太陽電池セルの製造装置の搬送ベルト
にウエハを支持させた状態を示す平面図。

【符号の説明】

２ウエハ９搬送ベルト１０加熱炉１１支持部材（支持手段）２４シュータ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電極ペーストが塗布されたウエハを金属
製の搬送ベルトにより加熱炉内に搬入し、この加熱炉に
より、ウエハに塗布された電極ペーストに対して乾燥・
焼成処理を行う太陽電池セルの製造装置において、搬送
ベルト上に、ウエハを搬送ベルトに接しないように支持
する支持手段を設けたことを特徴とする太陽電池セルの
製造装置。
【請求項２】支持手段が、搬送ベルト上に所定間隔を
おいて設けられた複数個の支持部材より成り、各支持部
材が、隣接する支持部材との間でウエハを支持するよう
に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の太
陽電池セルの製造装置。
【請求項３】搬送ベルトにおけるウエハの排出側端部
の近傍に、搬送ベルトの移動にしたがって複数個の支持
部材間に入り込んでこれらの間に支持されたウエハを支
持部材から離脱させるシュータが設けられたことを特徴
とする請求項２に記載の太陽電池セルの製造装置。
【請求項４】支持手段が、寸法の異なる複数種類のウ
エハを支持することができるように形成されていること
を特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の太陽
電池セルの製造装置。
【請求項５】支持手段が搬送ベルトに着脱自在である
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の
太陽電池セルの製造装置。
【請求項６】支持手段が、支持したウエハに加わる衝
撃を緩和するように形成されていることを特徴とする請
求項１〜５のいずれか一項に記載の太陽電池セルの製造
装置。
【請求項７】支持手段におけるウエハを受ける部分に
クッション性を有する部材が取り付けられたことを特徴
とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の太陽電池セ
ルの製造装置。
【請求項８】支持手段におけるウエハを受ける部分が
柔軟性を有する材料により形成されたことを特徴とする
請求項１〜７のいずれか一項に記載の太陽電池セルの製
造装置。
【請求項９】請求項１〜８のいずれか一項に記載の製
造装置を用いた太陽電池セルの製造方法であって、電極
ペーストが塗布されたウエハを支持手段に支持させる工
程と、支持手段に支持されたウエハを加熱炉内に搬入
し、ウエハの電極ペーストに対して乾燥・焼成処理を行
う工程と、電極ペーストが乾燥・焼成処理されたウエハ
を支持手段から離脱させる工程とを含むことを特徴とす
る太陽電池セルの製造方法。