JP2005235920A - Thin-film solar cell manufacturing system, and inspection method in thin-film solar cell manufacturing system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、アモルファスシリコン太陽電池や微結晶シリコンとのタンデム太陽電池などの薄膜太陽電池を製造するための製造システムに関し、特に品質管理のための検査装置および方法に関する。 The present invention relates to a manufacturing system for manufacturing a thin film solar cell such as an amorphous silicon solar cell or a tandem solar cell with microcrystalline silicon, and more particularly to an inspection apparatus and method for quality control.
薄膜太陽電池は、例えばアモルファス太陽電池の場合、ガラス基板に透明電極を形成し、その上にアモルファスシリコン膜、さらに裏面電極を製膜する。また各製膜後にレーザエッチングにより切断セルを直列接続させることにより太陽電池モジュールとし、これをパネル化して太陽電池パネルとする。
完成された太陽電池に関する検査内容はJIS、ISOなど認証内容で管理されている。しかし、薄膜太陽電池の製造に関して、途中の検査により歩留まりを確保する為の手法は明確になっていない状況にある。
The inspection contents regarding the completed solar cell are managed by the authentication contents such as JIS and ISO. However, with regard to the manufacture of thin film solar cells, there is no clear method for securing the yield by an intermediate inspection.
このような状況下において、薄膜体用電池の製造工程では、歩留まりを向上させるための検査内容を確立することが望まれている。 Under such circumstances, in the manufacturing process of the battery for a thin film body, it is desired to establish inspection contents for improving the yield.
本発明においては、上記事情に鑑み、薄膜太陽電池の歩留まりを向上することができる薄膜太陽電池製造システムおよび薄膜太陽電池製造システムにおける検査方法を提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a thin film solar cell manufacturing system capable of improving the yield of thin film solar cells and an inspection method in the thin film solar cell manufacturing system.
本発明においては上記の課題を解決するために以下の手段を採用した。
請求項1に記載の発明は、基板に透明電極、シリコン系薄膜および裏面電極を製膜し、モジュール化した後パネル化する薄膜太陽電池製造システムにおいて、基板に設けられた個別マーカと、透明電極製膜後に連続的に基板の中間検査を行う透明電極検査装置と、前記透明電極検査装置による基板の検査結果を前記個別マーカに対応させて管理する品質管理装置とを備えていることを特徴とする。
In the present invention, the following means are adopted in order to solve the above problems.
The invention according to
透明電極の製膜は、頻繁に行なわれるメンテナンス後を含めて、品質にばらつきを生じやすい。本発明においては透明電極製膜後に連続的に品質を検査する。検査結果は個別マーカに対応させて管理される。検査項目としては、膜厚、膜厚分布、ヘイズ率、ピンホール等である。 Film formation of transparent electrodes tends to cause variations in quality, including after frequent maintenance. In the present invention, the quality is continuously inspected after the transparent electrode is formed. Inspection results are managed in correspondence with individual markers. Inspection items include film thickness, film thickness distribution, haze ratio, pinhole, and the like.
請求項2に記載の発明は、基板に透明電極、シリコン系薄膜および裏面電極を製膜し、モジュール化した後パネル化する薄膜太陽電池製造システムにおいて、基板に設けられた個別マーカと、シリコン系薄膜製膜後に連続的に基板の中間検査を行うシリコン系薄膜検査装置と、前記シリコン系薄膜検査装置による基板の検査結果を前記個別マーカに対応させて管理する品質管理装置とを備えていることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a thin film solar cell manufacturing system in which a transparent electrode, a silicon-based thin film, and a back electrode are formed on a substrate, modularized, and then formed into a panel. A silicon-based thin film inspection apparatus that continuously inspects the substrate after thin film formation, and a quality control apparatus that manages the inspection results of the substrate by the silicon-based thin film inspection apparatus in correspondence with the individual markers. It is characterized by.
シリコン系薄膜の製膜は、経時的変化やメンテナンス後の品質にばらつきを生じやすい。本発明においてはアモルファスシリコン膜製膜後に連続的に品質を検査する。検査結果は個別マーカに対応させて管理される。検査項目としては、膜厚、膜厚分布等である。 Silicon-based thin film formation tends to cause variations over time and quality after maintenance. In the present invention, the quality is continuously inspected after the amorphous silicon film is formed. Inspection results are managed in correspondence with individual markers. Inspection items include film thickness, film thickness distribution, and the like.
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の薄膜太陽電池製造システムにおいて、透明電極製膜後に連続的に基板の中間検査を行う透明電極検査装置を備え、前記品質管理装置は、前記透明電極検査装置による基板の検査結果を前記個別マーカに対応させて管理することを特徴とする。
The invention according to
透明電極の製膜は、頻繁に行なわれるメンテナンス後を含めて、品質にばらつきを生じやすい。本発明においては透明電極製膜後に連続的に品質を検査する。検査結果は個別マーカに対応させて管理される。検査項目としては、膜厚、膜厚分布、ヘイズ率、ピンホール等である。 Film formation of transparent electrodes tends to cause variations in quality, including after frequent maintenance. In the present invention, the quality is continuously inspected after the transparent electrode is formed. Inspection results are managed in correspondence with individual markers. Inspection items include film thickness, film thickness distribution, haze ratio, pinhole, and the like.
請求項4に記載の発明は、請求項1から3のいずれかに記載の薄膜太陽電池製造システムにおいて、レーザエッチング後のセルの段間抵抗を連続的に計測する段間抵抗計測装置を備え、前記品質管理装置は、前記段間抵抗計測装置による基板の検査結果を前記個別マーカに対応させて管理することを特徴とする。
Invention of
レーザエッチング工程では、エッチング不良やエッチング屑の付着により品質にばらつきを生じやすい。本発明においてはレーザエッチング後に連続的にセルの段間抵抗を検査する。検査結果は個別マーカに対応させて管理される。 In the laser etching process, quality tends to vary due to defective etching or adhesion of etching debris. In the present invention, the interstage resistance of the cell is inspected continuously after laser etching. Inspection results are managed in correspondence with individual markers.
請求項5に記載の発明は、請求項1から4のいずれかに記載の薄膜太陽電池製造システムにおいて、モジュール完成後に発電検査を行う発電検査装置を備え、前記品質管理装置は、前記発電検査装置による基板の検査結果を前記個別マーカに対応させて管理することを特徴とする。 A fifth aspect of the present invention is the thin-film solar cell manufacturing system according to any one of the first to fourth aspects, further comprising a power generation inspection device that performs a power generation inspection after completion of the module, and the quality control device includes the power generation inspection device. The inspection result of the board is managed in correspondence with the individual marker.
本発明においては、モジュール完成後に電流、電圧、出力の検査(発電検査)を行い、検査結果を個別マーカに対応させて管理する。品質管理装置では、中間検査結果と発電性能とを統計的に比較することが可能となり、異常の要因特定に役立つ。 In the present invention, after completion of the module, current (current), voltage, and output are inspected (power generation inspection), and the inspection results are managed in correspondence with the individual markers. The quality control device can statistically compare the intermediate inspection result and the power generation performance, and is useful for identifying the cause of the abnormality.
請求項6に記載の発明は、請求項1から5のいずれかに記載の薄膜太陽電池製造システムにおいて、前記基板の個別マーカは、クロム金属またはアルミニウムをレーザにより転写された2次元マーカであることを特徴とする。
The invention according to
薄膜太陽電池製造システムにおいては、基板は基板洗浄や加熱や真空・加熱といった厳しい環境下を通過する。本発明では個別マーカとして耐久のあるクロム金属またはアルミニウムを用いることで、各工程機器を通過した後でも読みとり可能であるとともに、各処理装置内部を汚染することがない。 In a thin film solar cell manufacturing system, a substrate passes through a harsh environment such as substrate cleaning, heating, vacuum, and heating. In the present invention, by using durable chromium metal or aluminum as an individual marker, it can be read after passing through each process device, and the inside of each processing apparatus is not contaminated.
請求項7に記載の発明は、請求項1から6のいずれかに記載の薄膜太陽電池製造システムにおいて、前記基板には、前記個別マーカとともに、該個別マーカの内容を目視により読み取り可能な状態に表した文字列マーカが設けられていることを特徴とする。
The invention according to claim 7 is the thin-film solar cell manufacturing system according to any one of
本発明においては、個別マーカと共に文字列マーカを設けることで、例えば個別マーカが目視により読み取り出来ない2次元バーコードであったとしても、異常発生時や基板カセットに搬出した基板IDの確認等において作業員が文字列マーカを読み取って容易な基板管理が可能となる。 In the present invention, by providing a character string marker together with the individual marker, for example, even when the individual marker is a two-dimensional barcode that cannot be read visually, when an abnormality occurs or when confirming the substrate ID carried out to the substrate cassette, etc. An operator can easily manage the board by reading the character string marker.
請求項8に記載の発明は、請求項1から7のいずれかに記載の薄膜太陽電池製造システムにおいて、前記個別マーカは、シリコン系薄膜面とは逆の基板裏面側の基板周縁部であってセンター振り分け位置近傍の基板上流側または下流側の片側に規定して設けられていることを特徴とする。
The invention according to
基板はローラによる搬送機器をはじめとして、基本的にはセンター振り分け位置を基準として取り扱われるため、個別マーカが基板の端部に設けられていると読み取りカメラでとらえたときに基板の温度が高い場合には熱延びの影響で場所がずれて読み取りエラーを起こしてしまう。本発明においては、個別マーカはセンター振り分け位置近傍に設けられているから、基板が熱延びしても個別マーカは定位置を確保し、安定して読み取り可能となる。また、個別マーカは基板の上流側または下流側の片側に規定して設けられているので、基板処理した後でも各処理装置における基板セット方向が明確であり、処理に不具合があった際にも装置との位置関係を対比することで、修復対応を実施し易い。 Since the substrate is handled on the basis of the center sorting position, starting with the transfer device using rollers, the temperature of the substrate is high when the individual marker is provided at the end of the substrate and is captured by the reading camera. In this case, the position shifts due to the effect of hot elongation, causing a reading error. In the present invention, since the individual marker is provided in the vicinity of the center distribution position, even if the substrate is heated, the individual marker has a fixed position and can be read stably. In addition, since the individual markers are provided on the upstream side or downstream side of the substrate, the substrate setting direction in each processing apparatus is clear even after substrate processing, and there is a problem in processing. By comparing the positional relationship with the device, it is easy to carry out a repair response.
請求項9に記載の発明は、基板に透明電極、シリコン系薄膜および裏面電極を製膜し、モジュール化した後パネル化する薄膜太陽電池製造システムの検査方法において、薄膜太陽電池製造の品質にばらつきが発生しやすい工程について、全数の中間検査を行い、該検査結果を基板のIDと対応させて管理することを特徴とする。
The invention according to
本発明においては、製造工程の途中で、不良発生しやすい個所の早期判定が可能となり、早期に不良対策を実施して高い生産量を維持できる。薄膜太陽電池製造の品質にばらつきが発生しやすい工程としては、透明電極製膜、シリコン系薄膜製膜、レーザエッチングが挙げられる。 In the present invention, it is possible to make an early determination of locations where defects are likely to occur in the middle of the manufacturing process, and it is possible to take measures against defects early to maintain a high production amount. Examples of processes in which variations in the quality of thin film solar cell production tend to occur include transparent electrode film formation, silicon-based thin film formation, and laser etching.
請求項10に記載の発明は、請求項9に記載の薄膜太陽電池製造システムにおける検査方法において、プラズマCVD装置により製膜された基板について、定期的に基準製品との比較を行い、該基板が管理基準範囲にあるか否かを検査することを特徴とする。
The invention according to
本発明においては、基板のシリコン系薄膜の各層単膜(p/i/n層のいずれか)の膜厚、膜厚分布、製膜速度、膜質(屈折率、バンドギャップ、暗導電率)等を計測する。基準管理範囲を外れている場合は、レシピやRF供給手法の調整による補正や製膜時間補正などを行う。 In the present invention, the film thickness, film thickness distribution, film forming speed, film quality (refractive index, band gap, dark conductivity) of each single layer (one of p / i / n layers) of the silicon-based thin film of the substrate, etc. Measure. If it is out of the reference management range, correction by adjusting the recipe and RF supply method, film formation time correction, and the like are performed.
請求項11に記載の発明は、請求項9または10に記載の薄膜太陽電池製造システムにおける検査方法において、定期的確認を行えば比較的処理が安定している工程について手動で基板の抜き取り検査を行うことを特徴とする。 According to an eleventh aspect of the present invention, in the inspection method in the thin-film solar cell manufacturing system according to the ninth or tenth aspect, the substrate is manually inspected for a process that is relatively stable if the periodic check is performed. It is characterized by performing.
本発明においては、連続処理時の品質のバラツキの発生が少ないため、上記のような全数の中間検査が必要ない工程機器において、手動で検査を行う。例えば、裏面電極製膜後の膜厚、膜厚分布、反射率、ダスト、レーザエッチング後のエッチング形状、パネル完成後の絶縁検査である。 In the present invention, since there is little occurrence of quality variations during continuous processing, manual inspection is performed in the above-described process equipment that does not require intermediate inspection. For example, film thickness after film formation of the back electrode, film thickness distribution, reflectance, dust, etching shape after laser etching, and insulation inspection after panel completion.
本発明においては以下の効果を得ることができる。
製造工程の途中で製品の品質チェックが可能となるので、不良発生個所の早期判定が可能となるとともに、不良発生基板を下流工程で無駄に処理する必要が無くなるので、材料費の浪費を防止できる。
また、個別マーカと検査結果とが対応づけられて管理されるので、異常発生時の要因特定が容易となる。
In the present invention, the following effects can be obtained.
Product quality can be checked in the middle of the manufacturing process, so it is possible to determine the location of failure early and eliminate the need for waste processing substrates in the downstream process, thus preventing waste of material costs. .
In addition, since the individual marker and the inspection result are associated with each other and managed, it is easy to specify the factor when an abnormality occurs.
次に、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。図1に示したものは本実施形態に係る薄膜太陽電池の製造工場(薄膜太陽電池製造システム)の構成図、図2は製造工程について示した模式図である。
まず、薄膜太陽電池のうちアモルファスシリコン太陽電池製造時の主要製造工程を図2の模式図を用いて順に列記する。
(1)ガラス基板を受け入れ
(2)ガラス基板に対して透明電極を製膜
(3)透明電極をレーザエッチング
(4)プラズマCVD装置によりアモルファスシリコン膜を製膜
(5)該アモルファスシリコン膜をエッチング
(6)スパッタリングまたはイオンプレーティング装置により裏面電極を製膜
(7)裏面電極およびアモルファスシリコン膜をエッチング
(8)これらを直列接続し、モジュールが完成
(9)モジュール発電検査
(10)周辺膜を除去
(11)カバーシート接着
(12)端子箱取付け
(13)封止材を注入
(14)発電検査
(15)電池パネル完成
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram of a thin film solar cell manufacturing factory (thin film solar cell manufacturing system) according to the present embodiment, and FIG. 2 is a schematic diagram showing a manufacturing process.
First, the main manufacturing process at the time of amorphous silicon solar cell manufacture among thin film solar cells is listed in order using the schematic diagram of FIG.
(1) Accept glass substrate
(2) Forming transparent electrode on glass substrate
(3) Laser etching of transparent electrode
(4) Amorphous silicon film is formed by plasma CVD equipment
(5) Etching the amorphous silicon film
(6) Back electrode is formed by sputtering or ion plating equipment
(7) Etching back electrode and amorphous silicon film
(8) Connect them in series to complete the module
(9) Module power generation inspection
(10) Remove peripheral film
(11) Cover sheet adhesion
(12) Terminal box mounting
(13) Injection of sealing material
(14) Power generation inspection
(15) Battery panel completed
このような製造工程によって薄膜太陽電池を製造する工場は、基板搬送路上に複数の工程機器を直列に設け、これら工程機器を経ることで基板に薄膜を形成して薄膜太陽電池パネルとする。特に1m角を越える大型基板を処理するに適した各工程機器の配置図を図1に示した。以下に、アモルファスシリコン太陽電池製造時の各工程機器の配置を、基板の流れに沿って説明する。
基板搬入装置1に受け入れられたガラス基板は、受入基板洗浄器2で洗浄された後、後述するIDマーカ75を取り付ける管理器3を経て透明電極製膜装置4において透明電極が製膜される。透明電極製膜後、基板洗浄器5で洗浄された後、基板搬送器6によってレーザエッチング装置7に搬入される。なお別ラインで透明電極を製膜した基板を使用する場合は、受入基板洗浄の後に管理器3でIDマーカ75を取り付けてから製造ラインの所定位置に投入される。レーザエッチング装置7によって透明電極をレーザエッチングにより短冊状に分離した後、アモルファスシリコン膜製膜前基板洗浄器8によって洗浄され、基板搬送器9によってアモルファスシリコン膜製膜装置(プラズマCVD装置)10に搬入される。アモルファスシリコン膜製膜装置10によってアモルファスシリコン膜が製膜され、その後、基板搬送器11によってレーザエッチング装置12に搬入され、アモルファスシリコン膜が透明電極のエッチングとずらした位置に短冊状にエッチングされる。次いで裏面電極製膜装置(スパッタリング装置)13にて裏面電極が製膜され、基板搬送器14によって裏面レーザエッチング前基板洗浄器15に搬送され、洗浄される。その後、裏面レーザエッチング装置16によって裏面電極およびアモルファスシリコン膜がさらにエッチング位置をずらして短冊状にエッチングされ、モジュール周辺の絶縁エッチングを行い、基板搬送器17によって発電検査装置18に搬入されて発電検査が行われる。次いで基板搬送器19によって搬送され、膜研磨装置20で周辺膜が除去され、基板洗浄器21で洗浄され、レイアップ装置22、ラミネータ装置23およびパネル化装置24でカバーシート接着が行われ、端子台取付装置25で端子箱が取付け・封入される。そして基板搬送器26で発電検査装置27に搬送され、ここで発電検査が行われた後、性能別仕分保管庫28に仕分けられる。
A factory that manufactures a thin film solar cell through such a manufacturing process provides a plurality of process devices in series on a substrate transport path, and forms a thin film on the substrate through these process devices to form a thin film solar cell panel. In particular, FIG. 1 shows a layout of each process device suitable for processing a large substrate exceeding 1 m square. Below, arrangement | positioning of each process apparatus at the time of an amorphous silicon solar cell manufacture is demonstrated along the flow of a board | substrate.
After the glass substrate received by the substrate carry-in
図のように、各工程機器はS字状のスネークラインに並べられ、一部がクリーンルーム30内に設置される。符号31,32は一般雰囲気の領域を示している。
クリーンルーム30内に設置する機器は、基板洗浄器8,15、レーザエッチング装置7,12,16、アモルファスシリコン膜製膜装置10、裏面電極製膜装置13、発電検査装置18、およびこれらへの基板搬送器6,9,11,14,17、基板カセット40、基板バッファ46,47,48、ならびにこれら機器に付随する検査装置に限定している。つまり、基板膜面に付着する塵埃による歩留まり低下が問題となる装置と、この前後装置に限定している。
透明電極製膜装置4はクリーンルーム30の外に設置している。透明電極製膜装置4は一般に常圧型熱CVD装置であるため、この装置の基板搬出部分からは、気相中で成長したパーティクルが基板上に乗った状態で排出される。したがって外側で埃が舞いやすい。このため、クリーンルーム30を汚染しないように一般雰囲気に設置している。この基板は基板洗浄器5で洗浄された後にクリーンルーム30内へ搬入される。
As shown in the figure, the process devices are arranged in an S-shaped snake line, and a part thereof is installed in the
The equipment installed in the
The transparent electrode
アモルファスシリコン膜製膜装置(プラズマCVD装置)10は、図のようにクリーンルーム30端部の折り返し工程に位置している。この装置は定期的に製膜室を開放して内部製膜ユニットを取り外して洗浄済ユニットと交換する洗浄メンテナンスが必要である。つまりクリーンルーム30の端部に位置してメンテナンス領域を広く取ることができるから、容易なメンテナンスが可能となる。また、大型基板を処理する大型装置においても基板の出入り口がアモルファスシリコン膜製膜装置10の同じ側に設けられているから、生産状況を監視しやすい。
The amorphous silicon film forming apparatus (plasma CVD apparatus) 10 is positioned in the folding process at the end of the
クリーンルーム30の隔壁には、基板搬送器6,19を通じて内外との基板の搬入・搬出が可能なように、隙間窓33,34が設けられている。
図3に隙間窓33の斜視図を示した。基板搬送器6を例として構成を説明すると、符号30aはクリーンルーム30の隔壁、符号35は搬送台、符号36は搬送台35上に設けられた搬送ローラ、符号37は基板である。基板37の搬送パスライン高が床上1m±0.2mとなるように搬送台35の高さが設定されている。なお隙間窓34も同様の構成である。
クリーンルーム30は一般雰囲気との差圧を0より大きく20Pa以下(好ましくは10Pa)に高くしてクリーンルーム30内部に一般雰囲気からの塵埃が入らないようにしている。
隙間窓33のサイズは、基板37のサイズによって定められる。幅は、基板37の幅の+20%以内、高さは基板振動があるため基板を水平支持した時のたわみ量を含めた基板37の高さの500%以内である。基板幅が1100mmの場合、隙間窓33の幅は1300mm、高さは50mmである。
図では紙面右奥がクリーンルーム30の内部であり、矢印Aは空気の流れを示しており塵がクリーンルーム30内に流入しないようになっている。これはクリーンルーム壁面の一部に設置したディスク状の圧力ダンパによりクリーンルーム30の差圧管理を行なうことによるものである。
The partition walls of the
FIG. 3 shows a perspective view of the
In the
The size of the
In the drawing, the right rear side of the drawing is the inside of the
また、図1において、符号40は必要な装置の出入り口に基板を差し込み・抜き出し可能とする基板カセットである。アモルファスシリコン膜製膜装置10または裏面電極製膜装置13は定期的に停止してメンテナンスする必要があるが、基板カセット40を用いることで、装置の稼働状況によるタクトタイム差や定期検査用基板処理や基板処理停止期間を吸収することができる。また、基板カセット40を必要に応じて搬送することで、特殊なレシピ処理や一部の処理工程を省いた処理や、積層タンデム構造の太陽電池製作の対応が可能となる。
In FIG. 1,
図4に基板カセット40の搬送方法について示した。クリーンルーム30の図1右半分の領域の天井には、X−Y方向に移動可能な天井クレーン45が設置されている。1m角を越え厚みtが4mm以上の基板の質量は10kg以上あるため、これを収納する基板カセット40は10枚セットの場合100kgを超えるために人手では簡単には移動できないが、天井クレーン45を用いることで、容易に運搬可能となる。天井クレーン45は高い位置(例えば4m)にあるので、クリーンルーム30内の気流を乱さず、清浄度を落とさない。なお、天井クレーン45からオイルや埃が落ちる可能性があるため、下方にはそれらを受けるパットを設けることが望ましい。
FIG. 4 shows a method for transporting the
この天井クレーン45の設置領域は、クリーンルーム30の図1右半分の領域である。基板カセット40を必要とする工程は、特にアモルファスシリコン膜製膜装置10の前後(レーザエッチング装置7から裏面電極製膜装置13まで)に限られる。したがって、本実施形態のようにアモルファスシリコン膜製膜装置10が基板搬送路の折り返し位置に設けられていれば、レーザエッチング装置7〜裏面電極製膜装置13がU字状にコンパクトに配置される。基板搬送経路が一直線上に沿っている場合と比べて天井クレーン45の可動領域を一個所(図においてクリーンルーム30の右半分)にまとめることができるから、図のクリーンルーム30左半分の領域には天井クレーン45を設ける必要がない。
The installation area of the overhead crane 45 is the right half area of the
さらに、図1において、符号46〜48は、基板を一時的に保管する基板バッファ装置である。アモルファスシリコン膜製膜装置(プラズマCVD装置)10は、定期的に製膜室の製膜ユニットに付着した余剰膜を除去するために1つの製膜室の基板処理を中止してセルフクリーニングや製膜室を開放して製膜ユニットを洗浄済ユニットと交換する洗浄メンテナンスを実施する必要がある。このため、前後装置に比べてタクトタイムが遅延する場合が多い。このため、前後に基板バッファ装置46,47を設け、これにより極力アモルファスシリコン膜製膜装置10が中心となる稼働状況を実現させる。
また、基板バッファ装置48は、発電検査装置18で製品良否を判断した後、後流のパネル化工程の処理調整が必要な場合に、一般雰囲気に出す前にクリーンルーム30内で基板を一時保管するためのものである。これにより後流のパネル工程で生産パネルサイズの変更に伴う段取り・切替作業やメンテナンス作業などで、パネル工程の処理タイミング差が生じた場合でも、基板を清浄度の高いクリーンルーム内に一時保管してモジュールの性能低下を抑制できる。
Further, in FIG. 1,
Further, the
また、各構成機器に対して片側の領域50を、各機器に対する主アクセス面および作業員の通路として利用することで、工場スペースを有効活用が可能となる。
Further, the factory space can be effectively utilized by using the
次に、本実施形態の薄膜太陽電池製造システムにおける、工程管理に関する構成を説明する。
図1において、符号70は、透明電極製膜後に連続的に基板の中間検査を行う透明電極検査装置である。本透明電極検査装置70は例えばCCDカメラを用いた画像処理解析により非接触状態で透明電極を検査する装置を使用することができる。この検査する項目は、膜厚、膜厚分布、ヘイズ率、ピンホールなどである。基板搬送器6により搬送されている途中に、連続的に(連続生産を停止することなく)検査を行う。
同様に連続検査を行う検査装置として、符号71のアモルファスシリコン膜検査装置、符号72の段間抵抗計測装置が設けられている。アモルファスシリコン膜検査装置71は例えば基板片面から照射光の透過光量により膜厚を非接触状態で検査する装置(特開2003−65727号)を使用することができる。この検査項目は、膜厚、膜厚分布である。段間抵抗計測装置72は、レーザエッチング後の各々のセルの間における段間抵抗(図2の(8)の符号R参照)を計測する。
また発電検査装置18も同様に、モジュール完成後の発電検査(電流、電圧、出力など)をタクトタイムに影響を与えない時間内に、基板全数において行う。
Next, the structure regarding process management in the thin film solar cell manufacturing system of this embodiment is demonstrated.
In FIG. 1,
Similarly, as an inspection apparatus that performs continuous inspection, an amorphous silicon film inspection apparatus denoted by
Similarly, the power
なおこれら各中間検査装置(透明電極検査装置70,アモルファスシリコン膜検査装置71,段間抵抗計測装置72)は全てが必要であるわけではなく、必要に応じて選択して設けてもよい。
また、他の中間検査装置の例としては、1日あたり1回〜数回にわたり各基板洗浄器2,5,8,15,21において使用される純水の抵抗を監視する装置が考えられる。この場合は、例えば純水の比抵抗値が10MΩ・cm未満となり抵抗値が落ちてきた場合にイオン交換樹脂を交換するといった処理を行う。
These intermediate inspection devices (transparent
Another example of the intermediate inspection apparatus is an apparatus that monitors the resistance of pure water used in each of the
これらの検査装置70,71,72,18は、基板37の検査を行うと共に、図5に示した基板37上のIDマーカ(個別マーカ)75を読みとるカメラを備え、またはこの上流側の処理装置に備えた読み取りカメラにより、基板のIDマーカ75を読み取り、IDと検査結果を対応させて検査する。このIDマーカ75は、管理器3において、真空・加熱でも耐久のあるクロム金属薄膜またはアルミニウム薄膜にYAGレーザなどにより熱エネルギーを局所的に与えることで基板37に強力に蒸着して転写された2次元バーコードであり、例えば20桁内容に製造日、各装置のレシピコード、納入先オーダ番号、シリアル番号などが表されている。図5の符号76はIDマーカ75の隣に設けられたID文字列(文字列マーカ)であり、IDマーカ75のバーコードと同じ内容のものが文字として表されている。このID文字列76もIDマーカ75と同様の手法により管理器3で設けられる。ID文字列は、読み取りカメラでIDマーカを読み取り、エラー発生時には人目で読み取り、そのIDをマニュアル入力する補正が可能であるとともに、読み取りカメラが設置されていない途中工程において基板カセットなどに抜き出した基板のIDの確認を容易にする。
転写される金属は、基板洗浄器ではロールブラシによる力が付加され、透明電極製膜装置で400〜550℃の熱にさらされ、プラズマCVD装置では真空雰囲気で200〜300℃の熱にさらされる。さらにこの厳しい環境下においてもIDマーカ75が消えることなく、処理装置内で蒸発等により装置内を汚染することなく、更には人間の目による読み取り認識度が高いものが必要とされる。各種金属や合金の中から選定した結果、耐久性からはクロム金属がより望ましいが、コスト低減にはアルミニウムが代用として使用可能である。
これらIDマーカ75,ID文字列76は、基板37のセンターラインCから±10mm以内、基板37の端より10mm以内の周辺膜研磨領域37aに、膜面とは逆の裏面側に3〜6mm角(望ましくは4mm角)以内のサイズで転写されている。
この位置は入射光を阻害せず太陽電池モジュールの性能に影響を与えない。またシリコン膜面とは逆の裏面側からのレーザーエッチングなどの製造工程において支障を生じないような位置である。ID文字列76のサイズは、例えば20桁のID文字列を5×4行で表示した際にも人目による認識が可能で極力小さいものとしてサイズを選定しており、望ましくは4mm角である。
基板37は、処理工程により基板温度が上昇している場合があるが、この時に基板の熱延びの影響を受けないようにセンターラインC(振り分け位置)を基準として各工程機器によって取り扱われる。すなわち、IDマーカ75を読み取る場合も、まずセンターラインCに対し、所定の位置にあるIDマーカ75の位置に対して読み取りカメラの焦点位置を設置して読み取る。IDマーカ75が基板37の端に設けられている場合、基板の温度により熱延びによって読み取りカメラが認識できる位置からずれてしまうが、本実施形態のようにセンターラインC近傍に設けられていることで、基板搬送時の基板センターは定位置を確保し、基板搬送時の上面または下面のいずれかにある2次元バーコードを安定して読みとることが可能となる。
さらにこのIDマーカ75を基板の上流側または下流側に規定して設置してある。これにより処理装置から搬出されて後でも、各処理装置と基板の位置関係が明確であり、例えば処理基板上に品質異常個所が発見された場合に処理装置の異常個所を特定し易い。特に各処理装置を直列に接続配置された工場においては、基板の向きが明確でありため、各処理装置との基板位置関係を把握し易いという特徴がある。
なお、IDマーカ75とID文字列76とを各処理装置における処理にあたり位置決めの基準として基板37を取り扱ってもよい。
These
The metal to be transferred is applied with a force by a roll brush in the substrate cleaner, and is exposed to heat of 400 to 550 ° C. in the transparent electrode film forming apparatus, and is exposed to heat of 200 to 300 ° C. in a vacuum atmosphere in the plasma CVD apparatus. . Furthermore, even under this harsh environment, the ID marker 75 does not disappear, the inside of the processing apparatus is not contaminated by evaporation or the like, and the reading recognition degree by human eyes is high. As a result of selecting from various metals and alloys, chromium metal is more desirable from the viewpoint of durability, but aluminum can be used as a substitute for cost reduction.
The ID marker 75 and the ID character string 76 are 3 to 6 mm square on the back surface side opposite to the film surface in the peripheral
This position does not disturb the incident light and does not affect the performance of the solar cell module. Further, the position is such that no trouble is caused in the manufacturing process such as laser etching from the back side opposite to the silicon film surface. The size of the ID character string 76 is selected to be as small as possible and can be recognized by human eyes even when, for example, a 20-digit ID character string is displayed in 5 × 4 rows, and is preferably 4 mm square.
In some cases, the substrate temperature may rise due to the processing process, but the
Further, the ID marker 75 is provided on the upstream side or the downstream side of the substrate. Thereby, even after being carried out from the processing apparatus, the positional relationship between each processing apparatus and the substrate is clear. For example, when an abnormal position on the processing substrate is found, it is easy to identify the abnormal position of the processing apparatus. In particular, in a factory in which each processing apparatus is connected and arranged in series, the orientation of the substrate is clear, and thus there is a feature that it is easy to grasp the positional relationship of the substrate with each processing apparatus.
Note that the
次に、品質管理装置について図6を用いて説明する。図の符号80が品質管理装置である。
符号81は情報統括PCであり、81aは情報統括PC81に蓄積されるデータを示す。符号82は透明電極検査装置70を制御する端末であり、情報統括PC81とLANにより接続されている。同様に符号83,84、85の端末は、それぞれアモルファスシリコン膜検査装置71、段間抵抗計測装置72、発電検査装置18を制御し、同様に情報統括PC81とLANにより接続されている。符号82a、83a、84a、85aは、それぞれ端末82,83,84,85のデータログである。
各端末82,83,84,85は、所定の検査結果と共に、基板37のIDマーカ75が示している20桁の文字列を受けとり、データログ82a,83a,84a,85aに保存すると共に、情報統括PC81に送る。また検査結果が標準に設定した範囲より逸脱した場合は、警報を発報して人的判断のもと各処理装置の処理継続判断や修正必要判断を行なうことができる。
情報統括PC81では、各端末82〜85から送られてくるデータを蓄積し、各基板の履歴(製造条件、製造日時)、各工程での検査結果、発電性能のデータベースを構築する。このデータベースにより例えば製造プロセスの歩留り低下につながる常用な要因を明確化して改善につなげることが可能となる。
Next, the quality management apparatus will be described with reference to FIG. Reference numeral 80 in the figure is a quality control device.
Reference numeral 81 denotes an information management PC, and 81a denotes data stored in the information management PC 81.
Each terminal 82, 83, 84, 85 receives a 20-digit character string indicated by the ID marker 75 of the
The information management PC 81 accumulates data sent from the
次に、本実施形態の薄膜太陽電池製造システムにおける検査工程について説明する。
(1)連続運転時に、透明電極検査装置70,アモルファスシリコン膜検査装置71,段間抵抗計測装置72、発電検査装置18により、基板全数の検査を行う。上記のように検査結果はIDマーカ75と共に情報統括PC81に蓄積される。
異常が発生した場合、端末82〜85の画面に警告を表示したり、警報を鳴らす。場合により、装置を自動的に停止し、作業員が異常の原因を確認し、修理・製造を続行する。
(2)抜き取りで手動検査を行う。
抜き取り検査は、定期的確認を行えば比較的処理が安定している工程に対して、所定の期間毎に実施して、処理の異常有無を確認する。すなわち、主として基板の抜き取りまたは評価基板に処理を行い、手動検査を行う工程は次である。
・裏面電極製膜後の膜厚、膜厚分布、反射率、ダスト等
・レーザエッチング後のエッチング形状
・パネル完成後の絶縁検査(例えば、絶縁抵抗:DC1000V負荷で100MΩ以上、耐電圧:DC2200Vまたは3800Vを1分印加で絶縁破壊無し。)
(3)さらに、最も性能を左右する装置においては、定期的(毎日または週数回)に基準製品との比較を行う。すなわち、アモルファスシリコン膜製膜装置10で、その各層単膜(p/i/n層のいずれかの単膜)の膜厚、膜厚分布、製膜速度、膜質(屈折率、バンドギャップ、暗導電率)を計測して、管理基準範囲にあることを確認する。膜厚分布や膜質に異常がある場合はレシピやRF供給手法の変更による補正や製膜時間補正を行う。レシピ変更としては、RF出力増減、圧力変更、シランと水素の全体流量、分圧比等の変更などを行う。
Next, the inspection process in the thin film solar cell manufacturing system of this embodiment will be described.
(1) During continuous operation, the transparent
When an abnormality occurs, a warning is displayed on the screen of the terminal 82 to 85 or an alarm is sounded. In some cases, the system is automatically shut down, and the worker confirms the cause of the abnormality, and continues repair and manufacturing.
(2) Perform manual inspection by sampling.
Sampling inspections are performed at predetermined intervals for processes that are relatively stable if periodic checks are performed, to check for abnormalities in processing. That is, the process of performing manual inspection mainly by removing the substrate or processing the evaluation substrate is as follows.
・ Film thickness, film thickness distribution, reflectivity, dust, etc. after back electrode film formation ・ Etching shape after laser etching ・ Insulation inspection after panel completion (for example, insulation resistance: 100 MΩ or more with DC 1000 V load, withstand voltage: DC 2200 V or (No breakdown due to 3800V applied for 1 minute.)
(3) Furthermore, in the device that determines the most performance, comparison with the reference product is performed periodically (every day or several times a week). That is, in the amorphous silicon
このように、製造工程の途中で連続して品質チェックが可能であり、異常が発生した場合は自動で警報を発生することができる。異常基板を発見しやすいシステムとすることができるとともに、早期に異常個所を特定して修復までの時間を短くし生産量の低下を抑制することができる。
また、情報統括PC81に基板37のID(製造日、各装置のレシピコード、納入先オーダ番号、シリアル番号など)と、中間検査結果と、発電性能とが記録される。情報統括PC81は、このデータベースを用い、新たに基板の異常が発生した場合、その基板が製造された条件と過去のデータとを統計的に比較することで、異常の要因を容易に特定することができるので、歩留り低下対策を有効に実施することができる。
また、手動で抜き取り検査を行い、さらにアモルファスシリコン膜製膜装置10について、定期的に基準製品との比較を行い、必要に応じて補正を行うことで、不良が発生する兆候を事前に判断・修正して不良による歩留り低下を防止することができる。
In this way, quality can be continuously checked during the manufacturing process, and an alarm can be automatically generated when an abnormality occurs. It is possible to make a system that can easily detect an abnormal substrate, and it is possible to identify an abnormal part at an early stage, shorten a time until repair, and suppress a decrease in production amount.
In addition, the information management PC 81 records the ID of the substrate 37 (manufacturing date, recipe code of each device, delivery order number, serial number, etc.), intermediate inspection results, and power generation performance. The information management PC 81 uses this database to easily identify the cause of an abnormality by statistically comparing the conditions under which the substrate was manufactured and past data when a new abnormality occurs. Therefore, it is possible to effectively implement a yield reduction measure.
In addition, a sampling inspection is performed manually, and the amorphous silicon
以上のように、本実施形態の薄膜太陽電池製造システムによれば、製造工程の途中で製品の品質チェックが可能となるので、不良発生個所の早期判定が可能となり歩留りが向上するとともに、不良発生基板をラインから排除することで、下流工程で無駄に処理する必要が無くなり、材料費の浪費を防止することができる。 As described above, according to the thin-film solar cell manufacturing system of the present embodiment, the quality of the product can be checked during the manufacturing process, so it is possible to determine the location of the failure early, improve the yield, and generate the failure. By removing the substrate from the line, there is no need to wastefully process in the downstream process, and waste of material costs can be prevented.
1 基板搬入装置
2 受入基板洗浄器
3 管理器
4 透明電極製膜装置
5 基板洗浄器
6 基板搬送器
7 レーザエッチング装置
8 アモルファスシリコン膜製膜前基板洗浄器
9 基板搬送器
10 アモルファスシリコン膜製膜装置(プラズマCVD装置)
11 基板搬送器
12 レーザエッチング装置
13 裏面電極製膜装置(スパッタリング装置またはイオンプレーティング装置)
14 基板搬送器
15 裏面レーザエッチング前基板洗浄器
16 裏面レーザエッチング装置
17 基板搬送器
18 発電検査装置
19 基板搬送器
20 膜研磨装置
21 基板洗浄器
22 レイアップ装置
23 ラミネータ装置
24 パネル化装置
25 端子台取付装置
26 基板搬送器
27 発電検査装置
28 性能別仕分保管庫
30 クリーンルーム
31,32 一般雰囲気
33,34 隙間窓
36 搬送ローラ
37 基板
40 基板カセット
45 天井クレーン
46〜48 基板バッファ装置
75 IDマーカ(個別マーカ)
76 ID文字列(文字列マーカ)
80 品質管理装置
81 情報統括PC
82,83,84,85 端末
DESCRIPTION OF
11
14
76 ID string (string marker)
80 Quality control device 81 Information management PC
82, 83, 84, 85 terminals
Claims (11)
基板に設けられた個別マーカと、
透明電極製膜後に連続的に基板の中間検査を行う透明電極検査装置と、
前記透明電極検査装置による基板の検査結果を前記個別マーカに対応させて管理する品質管理装置とを備えていることを特徴とする薄膜太陽電池製造システム。 In a thin-film solar cell manufacturing system in which a transparent electrode, a silicon-based thin film, and a back electrode are formed on a substrate, modularized and then paneled,
An individual marker provided on the substrate;
A transparent electrode inspection apparatus for continuously inspecting the substrate after transparent electrode film formation;
A thin-film solar cell manufacturing system, comprising: a quality control device that manages a substrate inspection result by the transparent electrode inspection device in association with the individual marker.
基板に設けられた個別マーカと、
シリコン系薄膜製膜後に連続的に基板の中間検査を行うシリコン系薄膜検査装置と、
前記シリコン系薄膜検査装置による基板の検査結果を前記個別マーカに対応させて管理する品質管理装置とを備えていることを特徴とする薄膜太陽電池製造システム。 In a thin-film solar cell manufacturing system in which a transparent electrode, a silicon-based thin film, and a back electrode are formed on a substrate, modularized and then paneled,
An individual marker provided on the substrate;
A silicon-based thin film inspection apparatus that continuously inspects the substrate after silicon-based thin film formation;
A thin-film solar cell manufacturing system, comprising: a quality control device that manages the inspection result of the substrate by the silicon-based thin film inspection device in association with the individual marker.
前記品質管理装置は、前記透明電極検査装置による基板の検査結果を前記個別マーカに対応させて管理することを特徴とする請求項2に記載の薄膜太陽電池製造システム。 It is equipped with a transparent electrode inspection device that performs intermediate inspection of the substrate continuously after forming the transparent electrode,
The thin film solar cell manufacturing system according to claim 2, wherein the quality management device manages the inspection result of the substrate by the transparent electrode inspection device in association with the individual marker.
前記品質管理装置は、前記段間抵抗計測装置による基板の検査結果を前記個別マーカに対応させて管理することを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の薄膜太陽電池製造システム。 Equipped with an interstage resistance measuring device that continuously measures the interstage resistance of cells after laser etching,
The thin film solar cell manufacturing system according to any one of claims 1 to 3, wherein the quality management device manages the inspection result of the substrate by the interstage resistance measuring device in association with the individual marker.
前記品質管理装置は、前記発電検査装置による基板の検査結果を前記個別マーカに対応させて管理することを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の薄膜太陽電池製造システム。 Power generation inspection device that performs power generation inspection after module completion,
5. The thin-film solar cell manufacturing system according to claim 1, wherein the quality management device manages the inspection result of the substrate by the power generation inspection device in association with the individual marker.
薄膜太陽電池製造の品質にばらつきが発生しやすい工程について、連続的に中間検査を行い、該検査結果を基板のIDと対応させて管理することを特徴とする薄膜太陽電池製造システムにおける検査方法。 In the inspection method of a thin film solar cell manufacturing system in which a transparent electrode, an amorphous silicon-based thin film and a back electrode are formed on a substrate, modularized and then paneled,
An inspection method in a thin-film solar cell manufacturing system, wherein intermediate inspection is continuously performed for a process in which variations in quality of thin-film solar cell manufacturing tend to occur, and the inspection result is managed in correspondence with an ID of a substrate.
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