JP2012019044A - 薄膜太陽電池製造装置、薄膜太陽電池の製造方法、およびそれを用いて製造された薄膜太陽電池 - Google Patents

Abstract

【課題】生産性を向上させる薄膜太陽電池製造システムおよび薄膜太陽電池の製造方法を提供する。
【解決手段】複数の基板を一括処理する第１成膜装置２２，２３と、複数の基板を一括処理する第２成膜装置７９，８０と、第１成膜装置２２，２３および第２成膜装置７９，８０に、複数の基板を収容して搬送可能であるカセットとを備えている。カセットの基板収容枚数は、第１成膜装置２２，２３の基板処理枚数と第２成膜装置７９，８０の基板処理枚数との公倍数である。
【選択図】図１

Description

本発明は、薄膜太陽電池製造装置、薄膜太陽電池の製造方法、およびそれを用いて製造された薄膜太陽電池に関する。

薄膜太陽電池の製造方法においては、ガラス基板上に透明電極層、光電変換層および裏面電極層を成膜しつつ、各層においてレーザエッチングを行なうことにより薄膜セルを集積化している。集積化した薄膜セルをエチレン酢酸ビニルコポリマー（ＥＶＡ）からなる接着シートとバックシートとで覆い、端子箱を設置することにより薄膜太陽電池が製造される。

薄膜太陽電池の製造システムを開示した先行文献として特許文献１および特許文献２がある。

特許文献１に記載された薄膜太陽電池製造システムにおいては、基板搬入装置より搬入されたガラス基板が、基板洗浄器、管理器、透明電極成膜装置および基板洗浄器で処理された後、基板搬送器によってクリーンルーム内へ搬送される。

次に、基板は、レーザエッチング装置、基板洗浄器、アモルファスシリコン膜成膜装置（プラズマＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)装置）、レーザエッチング装置、裏面電極成膜装置、基板洗浄器、裏面レーザエッチング装置において処理されることにより、基板上に薄膜セルが集積化され、発電検査装置で製品良否を判定した後、基板バッファ装置にて一時保管される。

その後、基板搬送器によって一般雰囲気へ搬送された基板は、膜研磨装置、基板洗浄器、レイアップ装置、ラミネータ装置、パネル化装置、端子台取付装置および発電検査装置の各装置において処理され、性能別仕分保管庫において性能別に仕分けられる。このような工程を経て、薄膜太陽電池パネルが製造される。

特許文献１に記載された製造システムにおいては、各工程の処理装置はＳ字状に並べられ、処理装置同士の間は基板搬送器により接続されている。薄膜太陽電池製造システムにおいては、各処理装置の処理タクトの違いおよびメンテナンスに伴う基板処理停止期間などのタクトタイムの差を吸収するバッファとして、基板を一時的に保管する基板カセットが一部の工程の処理装置の出入り口に設けられている。基板カセットにおいては、基板が水平に格納保管されている。基板カセットは、天井クレーンにより搬送される。

また、特許文献１に記載された製造システムにおいては、プラズマＣＶＤ装置前の基板洗浄器の出口、プラズマＣＶＤ装置後のレーザエッチング装置の出口および発電検査装置の後に、基板を一時的に保管する基板バッファ装置が設けられている。

特許文献２に記載された薄膜太陽電池システムは、第１共通基板保管ラックと第２共通基板保管ラックと薄膜太陽電池製造工程を行なう複数の処理装置とから構成されている。複数の処理装置は、第１共通基板保管ラックと第２共通基板保管ラックとの間の領域に、基板の搬出部および搬入部のいずれか一方が第１共通基板保管ラックに面し、他方が第２共通基板保管ラックに面するように配置されている。

基板の処理順を制御する基板処理制御装置によって、複数の処理装置への基板の搬入出が制御され、同様に、第１共通基板保管ラックおよび第２共通基板保管ラックへの基板搬入出が制御される。第１共通基板保管ラックおよび第２共通基板保管ラックは、複数の処理装置に共用され、製造工程の処理順に従わずに基板を保管する。

また、製造コストを低減したＣＶＤ装置を開示した先行文献として特許文献３がある。特許文献３に記載されたＣＶＤ装置においては、複数の成膜チャンバーと一つの移動用チャンバーとを備え、移動用チャンバーが複数の基体を成膜チャンバーに移送でき、成膜チャンバーが複数の基体を収納して、多層の成膜を実施できる。

特開２００５−２３５９０４号公報 特開２００９−１４７２６６号公報 特開２００５−１３９５２４号公報

特許文献１および特許文献２には、複数の基板を一括処理できる、いわゆるバッチ処理装置を含む場合の具体的な構成は示されておらず、バッチ処理装置が一括処理枚数の異なる２種類を用いることについても言及されていない。

特許文献３には、バッチ処理装置であるＣＶＤ装置が記載されているものの、複数のバッチ処理装置を備えた構成が示されていない。薄膜太陽電池の製造においては、複数のバッチ処理装置を用いた場合に、効率よく基板を処理することが望まれている。

本発明は上記の問題点に鑑み、なされたものであって、複数の異なるバッチ処理装置を備えた、生産性の良い、薄膜太陽電池製造装置、薄膜太陽電池の製造方法、およびそれを用いて製造された薄膜太陽電池を提供することを目的とする。

本発明に基づく第１の局面においては、薄膜太陽電池製造装置は、複数の基板を一括処理する第１バッチ処理装置と、複数の基板を一括処理する第２バッチ処理装置と、第１バッチ処理装置および第２バッチ処理装置に、複数の基板を収容して搬送可能であるカセットとを備えている。カセットの基板収容枚数は、第１バッチ処理装置の基板処理枚数と第２バッチ処理装置の基板処理枚数との公倍数である。

好ましくは、第１バッチ処理装置の標準処理時間をｔ₁、第２バッチ処理装置の標準処理時間をｔ₂、第１バッチ処理装置の基板処理枚数をｘ、第２バッチ処理装置の基板処理枚数をｙとした場合、ｙは、ｘｔ₁／ｔ₂に近接した自然数である。

本発明の一形態においては、薄膜太陽電池製造装置は、カセットと第１バッチ処理装置との間、および、カセットと第２バッチ処理装置との間で、基板を搬送する基板出入部を備える。

本発明の一形態においては、薄膜太陽電池製造装置は、複数のカセットを保管可能なカセットラックと、カセットラックと第１バッチ処理装置との間、および、カセットラックと第２バッチ処理装置との間で、カセットを搬送する第１搬送部を備える。

本発明に基づく第２の局面においては、薄膜太陽電池製造装置は、複数の基板を一括処理する第１バッチ処理装置を含む第１バッチ処理装置群と、複数の基板を一括処理する第２バッチ処理装置を含む第２バッチ処理装置群とを備える。第１バッチ処理装置群の標準処理時間をＴ₁、第２バッチ処理装置の標準処理時間をＴ₂、第１バッチ処理装置群の基板処理枚数の総和をＸ、第２バッチ処理装置群の基板処理枚数の総和をＹとした場合、Ｙは、ＸＴ₁／Ｔ₂に近接した自然数である。

本発明に基づく第１の局面においては、薄膜太陽電池の製造方法は、カセットに収容された複数の基板を搬送して、第１バッチ処理装置を含む第１バッチ処理装置群に収容する工程と、第１バッチ処理装置群を用いて、標準処理時間をＴ₁として、複数の基板に第１膜を一括形成する工程と、第１バッチ処理装置群により第１膜が形成された複数の基板を前記カセットに収容する工程と、カセットに収容された複数の基板を搬送して、第２バッチ処理装置を含む第２バッチ処理装置群に収容する工程と、第２バッチ処理装置群を用いて、標準処理時間をＴ₂として、複数の基板に第２膜を一括形成する工程と、第２バッチ処理装置群により第２膜が形成された複数の基板を前記カセットに収容する工程とを備える。カセットの基板収容枚数は、第１バッチ処理装置の一台当たりの基板処理枚数と、第２バッチ処理装置の一台当たりの基板処理枚数との公倍数であり、かつ、第１バッチ処理装置群における基板処理枚数をＸ、第２バッチ処理装置群における基板処理枚数をＹとした場合、（ＸＴ₁／Ｔ₂）−１＜Ｙ＜（ＸＴ₁／Ｔ₂）＋１・・・（１）、Ｙが数式（１）を満たす自然数である。

本発明に基づく第２の局面においては、薄膜太陽電池の製造方法は、第１バッチ処理装置を含む第１バッチ処理装置群を用いて、標準処理時間をＴ₁として、複数の基板に第１膜を一括形成する工程と、第２バッチ処理装置を含む第２バッチ処理装置群を用いて、標準処理時間をＴ₂として、第１バッチ処理装置群により第１膜が形成された複数の基板に第２膜を一括形成する工程とを備える。第１バッチ処理装置群における基板処理枚数をＸ、前記第２バッチ処理装置群における基板処理枚数をＹとした場合、（ＸＴ₁／Ｔ₂）−１＜Ｙ＜（ＸＴ₁／Ｔ₂）＋１・・・（１）、Ｙが数式（１）を満たす自然数である。

本発明によれば、複数のバッチ処理装置を用いた薄膜太陽電池の製造において、共用のカセットを、それらの処理装置の基板処理枚数の公倍数とすることにより、生産性を向上することが可能となる。また、本発明によれば、異なるバッチ処理装置のスループットを揃えることができ、効率の良い生産を行なうことが可能となる。

本発明の一実施形態に係る薄膜太陽電池製造装置の構成を模式的に示す図である。 同施形態に係る薄膜太陽電池製造装置の工程フローと各工程における基板の搬送形態を示す図である。 表面導電層形成後の基板の構成を示す断面図である。 洗浄後の基板の構成を示す断面図である。 第２半導体薄膜積層後の基板の構成を示す断面図である。 第２レーザ加工装置によるパターニング後の基板の構成を示す断面図である。 スパッタ後の基板の構成を示す断面図である。 第３レーザ加工装置によるパターニング後の基板の構成を示す断面図である。 同実施形態に係るバッファストッカの構成を模式的に示す平面図である。 同実施形態に係るカセットラックの構造を模式的に示す側面図である。 同実施形態に係るカセットの構造を示す斜視図である。

以下、本発明に基づいた一実施形態における薄膜太陽電池製造装置、薄膜太陽電池の製造方法、およびそれを用いて製造された薄膜太陽電池について図を参照して説明する。以下の実施形態の説明においては、図中の同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は繰返さない。

なお、本明細書における薄膜太陽電池製造装置は、複数の装置からなるいわゆる薄膜太陽電池の製造ラインを含む概念である。

図１は、本発明の一実施形態に係る薄膜太陽電池製造装置の構成を模式的に示す図である。図１に示すように、本実施形態に係る薄膜太陽電池製造装置１は、大別すると、基板が一枚ずつ搬送されて順次処理される第１基板搬送ライン５と、複数の基板を収容して一括に基板を搬送可能とする複数のカセットを一時保管するカセットラック８を含むバッファストッカ１５と、基板がカセットに収容されて搬送される第１カセット搬送ライン４３Ａと、基板がカセットに収容されて搬送される第２カセット搬送ライン４３Ｂと、基板が一枚ずつ搬送されて順次処理される第２基板搬送ライン４２とから構成されている。

ここで、薄膜太陽電池の基板としては、６００ｍｍ×１２００ｍｍ角、１０００ｍｍ×１４００ｍｍ角、１００８ｍｍ×１２１０ｍｍ角など、各辺６００ｍｍ〜１４００ｍｍ程度の大型のガラス基板を用いるが、好ましくは各辺が１０００ｍｍ以上の基板を用いる。

ここで、第１カセット搬送ライン４３Ａは、本発明における第１バッチ処理装置群に相当し、第２カセット搬送ライン４３Ｂは、第２バッチ処理装置群に相当する。

薄膜太陽電池製造装置１は、複数の基板を一枚または複数枚ずつ順次複数の処理装置において一連に処理することにより薄膜太陽電池を製造するシステムである。

第１基板搬送ライン５とバッファストッカ１５とは、基板を処理装置から搬出してカセットに収容する第１搬送コンベア７により接続されている。バッファストッカ１５と第１カセット搬送ライン４３Ａとは、カセットを第１バッチ処理装置に搬入、および、カセットを第１バッチ処理装置から搬出する第１搬送ロボット２１により接続されている。バッファストッカ１５と第２カセット搬送ライン４３Ｂとは、カセットを第２バッチ処理装置に搬入、および、カセットを第２バッチ処理装置から搬出する第３搬送ロボット７７により接続されている。バッファストッカ１５と第２基板搬送ライン４２とは、基板をカセットから取出して処理装置に搬入する第２搬送コンベア３５により接続されている。

第１基板搬送ライン５においては、外部より製造ラインに基板を搬入する基板搬入装置２の後に、基板を搬送しつつ処理可能な枚葉処理装置である、第１洗浄装置３、第１レーザ加工装置４、第２洗浄装置１０５およびレーザ加工後検査装置１０６がこの順番で直列に接続されている。基板搬入装置２より製造ライン内に搬入された基板は、図示しない搬送機構により搬送方向６に一枚ずつ搬送され、上記の直列に接続された複数の枚葉処理装置によって順次処理される。本実施形態においては、レーザ加工後検査装置１０６が第１基板搬送ライン５の基板搬送方向の最も下流側に配置された枚葉処理装置である。レーザ加工後検査装置１０６にて処理された基板は、レーザ加工後検査装置１０６から第１搬送コンベア７によりバッファストッカ１５に搬送される。

なお、本明細書において処理装置とは、被処理物である基板に対して加工、加熱などの具体的に影響を与える処理を行なうものに限定されず、例えば、検査結果によって基板の処理方法などを分岐させるような処理を行なう検査装置を含有した概念のものである。

ここで、レーザ加工後検査装置１０６は、第１レーザ加工装置４にて加工された基板を検査処理する装置である。レーザ加工後検査装置１０６は、レーザで加工されたパターンが正常か否かを検査する加工パターン検査部を備えているが、他にも表面の異物検査、表面欠陥検査または膜ムラなどを検査する検査部を備えていてもよい。よって、レーザ加工後検査装置１０６が複数の異なる検査部を備え、一台で複数種の検査ができる検査装置として構成されていてもよい。

第１基板搬送ライン５を構成する枚葉装置は、基板が搬入される搬入口と基板が搬出される搬出口とが別々に設けられ、基板が各装置内を１枚ずつ通過しつつ処理される、いわゆるインライン方式の枚葉処理装置である。また、第１基板搬送ライン５においては、インライン方式の枚葉処理装置が直列に接続されている。第１基板搬送ライン５は、基板搬送方向における上流側に配置された枚葉処理装置の搬出口と、下流側に配置された枚葉処理装置の搬入口との間を、基板が搬送コンべアなどの直線的な搬送装置により順次搬送される、インライン方式の搬送ラインとして構成されている。

本実施形態の第１基板搬送ライン５は、複数の枚葉処理装置を上記の順番で直列に接続した構成であるが、上記構成に限定されず、第１基板搬送ライン５を構成する処理装置の数、種類および接続順番は、製造する薄膜太陽電池のプロセスによって適宜変更することができる。

バッファストッカ１５においては、レーザ加工後検査装置１０６から搬出された基板が搬送されてくる第１ポート９が設けられている。第１ポート９は、基板を収容するカセットが配置される場所である。カセットは、内部に基板を水平に載置して収容することができる。本実施形態においては、カセットの基板収容枚数は６枚であるが、カセットの基板収容枚数はこれに限らない。後述するように、カセットの基板収容枚数は、第１処理装置の基板処理枚数と第２処理装置の基板処理枚数との公倍数であればよい。第１搬送コンベア７は、レーザ加工後検査装置１０６より一枚ずつ基板を搬出して第１ポート９に配置されているカセットに収容する。

バッファストッカ１５の中心部には、カセットを複数保管可能なカセットラック８が設けられている。レーザ加工後検査装置１０６および第２レーザ加工装置３７と第１成膜装置２２，２３および第２成膜装置７９，８０との間に、カセットラック８が配設されている。バッファストッカ１５には、カセットをバッファストッカ１５内で搬送する２つの第２搬送ロボット１４が配置されている。第２搬送ロボット１４はカセットをカセットラック８に搬入、および、カセットをカセットラック８から搬出する。カセットラック８の長手方向に沿った両側面のそれぞれに、第２搬送ロボット１４が移動できる通路１３が設けられている。第２搬送ロボット１４は、カセットラック８とカセットラック８の周囲の各カセットポート間、および、各カセットポート間にてカセットを移動可能である。

第１ポート９において基板を収容されたカセットは、第２搬送ロボット１４により搬送方向１６に搬送されてカセットラック８内に一時保管される。このとき、カセットにカセットの基板収容枚数である６枚の基板が収容された状態でカセットラック８内に一時保管されることが好ましい。このようにすることにより、基板の搬送を効率的に行なうことができるとともに、基板を収容するカセットの数を減少させることができる。

ただし、装置トラブルなどにより基板を収容できない事態が発生した場合には、カセットに空きがある状態でカセットがカセットラック８に一時保管されてもよい。その場合、装置トラブルが解消し基板を収容可能となった時点で、空きがある状態のカセットを再度第１ポート９に置き、基板収容枚数まで基板を追加で収容することが、これ以降の製造工程で効率よく基板処理を行なう点から好ましい。

本実施形態の薄膜太陽電池製造装置１は、第１バッチ処理装置群に含まれる第１バッチ処理装置である第１成膜装置２２，２３を含む第１カセット搬送ライン４３Ａと、第２バッチ処理装置群に含まれる第２バッチ処理装置である第２成膜装置７９，８０を含む第２カセット搬送ライン４３Ｂとを含む。

第１成膜装置２２，２３および第２成膜装置７９，８０は、それぞれ異なる製造条件において半導体薄膜の成膜を行なう成膜装置である。よって、第１成膜装置２２，２３により基板上に積層される第１膜である光電変換層と、第２成膜装置７９，８０により基板上に積層される第２膜である光電変換層とは互いに異なる。

また、第１成膜装置２２と第１成膜装置２３とは、同じ製造条件での成膜が可能であれば装置構造や基板処理枚数が異なっていてもよいが、より好ましくは、略同一構造で基板処理枚数も等しい装置を用いる。同様に、第２成膜装置７９と第２成膜装置８０とは、同じ製造条件での成膜が可能であれば装置構造や基板処理枚数が異なっていてもよいが、より好ましくは、略同一構造であり、基板処理枚数も等しい装置を用いる。

第１カセット搬送ライン４３Ａにおいては、本実施形態においては、第１バッチ処理装置である２台の第１成膜装置２２,２３が並列に配置されているが、第１成膜装置の台数はこれに限られない。本実施形態においては、第１成膜装置２２,２３は、２枚の基板を水平に保持して一度に処理することができプラズマＣＶＤ装置であるが、本発明のプラズマＣＶＤ装置が一度に処理できる基板の枚数はこれに限られず、基板を垂直に保持するものであってもよい。第１カセット搬送ライン４３Ａにおいては、搬送方向３４に示すように、第１搬送ロボット２１によりカセットが、第１成膜装置２２，２３のそれぞれに任意に搬送される。

第１成膜装置２２には、カセットの搬入および搬出が行なわれるカセットポート２６が設けられている。第１成膜装置２２には、例えば１回につき２枚の基板を、カセットポート２６に搬入されたカセットから第１成膜装置２２内に搬入することができ、および、第１成膜装置２２からカセットポート２６に搬入されたカセットの空いた所に搬出することができる、基板出入部３０が設けられている。

第１成膜装置２３には、カセットの搬入および搬出が行なわれるカセットポート２７が設けられている。第１成膜装置２３には、例えば１回につき２枚の基板を、カセットポート２７に搬入されたカセットから第１成膜装置２３内に搬入することができ、および、第１成膜装置２３からカセットポート２７に搬入されたカセットの空いた所に搬出することができる、基板出入部３１が設けられている。

第２カセット搬送ライン４３Ｂにおいては、本実施形態においては、第２バッチ処理装置である２台の第２成膜装置７９,８０が並列に配置されているが、第２成膜装置の台数はこれに限られない。本実施形態においては、第２成膜装置７９,８０は、３枚の基板を水平に保持して一度に処理することができプラズマＣＶＤ装置であるが、本発明のプラズマＣＶＤ装置が一度に処理できる基板の枚数はこれに限られず、基板を垂直に保持するものであってもよい。第２カセット搬送ライン４３Ｂにおいては、搬送方向７８に示すように、第３搬送ロボット７７によりカセットが、第２成膜装置７９，８０のそれぞれに任意に搬送される。

第２成膜装置７９には、カセットの搬入および搬出が行なわれるカセットポート８１が設けられている。第２成膜装置７９には、例えば１回につき３枚の基板を、カセットポート８１に搬入されたカセットから第２成膜装置７９内に搬入することができ、および、第２成膜装置７９からカセットポート８１に搬入されたカセットの空いた所に搬出することができる、基板出入部８３が設けられている。

第２成膜装置８０には、カセットの搬入および搬出が行なわれるカセットポート８２が設けられている。第２成膜装置８０には、例えば１回につき３枚の基板を、カセットポート８２に搬入されたカセットから第２成膜装置８０内に搬入することができ、および、第２成膜装置８０からカセットポート８２に搬入されたカセットの空いた所に搬出することができる、基板出入部８４が設けられている。

具体的な工程を記述すると、第１成膜装置２２、２３から搬出されカセットラック８に一時保管されたカセットがカセットラック８より第２ポート１０に搬送される。第２ポート１０は、カセットが配置される場所である。カセットラック８において一時保管されていたカセットは、第２搬送ロボット１４により第２ポート１０に搬送される。第２ポート１０に搬送されたカセットは、第１搬送ロボット２１により、第１成膜装置２２、２３のいずれかに搬送される。

たとえば、第１成膜装置２２にカセットが搬送された場合、カセットは、カセットポート２６に搬入される。カセットポート２６に搬入されたカセットから基板出入部３０により、基板が２枚取出されて第１成膜装置２２内に搬入される。

第１成膜装置２２内において処理された基板は、基板出入部３０により第１成膜装置２２から搬出されてカセット内に収容される。このカセットは基板を６枚収容可能であるため、処理された基板をカセット内に収容した後、未処理の基板がカセット内に残っている場合には、基板出入部３０によりその未処理の基板が第１成膜装置２２内に搬入される。第１成膜装置２２内において処理された基板は、基板出入部３０により第１成膜装置２２から搬出されてカセット内に収容される。

本実施形態においてはカセットの基板収容枚数が６枚であるので、第１成膜装置２２，２３への基板搬入は２枚ずつ３回に分けて行われる。カセットの基板収容枚数が第１成膜装置２２，２３の基板処理枚数の倍数となっているので、カセットに端数の基板が残ることなく、成膜装置を毎回満杯にして効率よく処理させることができる。

処理済みの基板で満杯になったカセットは、カセットポート２６から第１搬送ロボット２１により第２ポート１０に搬送され、さらに、第２搬送ロボット１４によりカセットラック８に搬入される。このように、カセットラック８と第２ポート１０との間において、搬送方向１８に示すようにカセットが搬送される。

バッファストッカ１５は、基板を一枚ずつ搬送する第４搬送コンベア７４により薄膜検査装置７１と接続されている。薄膜検査装置７１は、半導体薄膜成膜後検査装置であり、膜厚検査部、表面膜厚分布検査部、結晶化率検査部および表面欠陥検査部の少なくともいずれかを含む。第４搬送コンベア７４は、第１搬送コンベア７と第２搬送コンベア３５との間に設けられている。バッファストッカ１５においては、薄膜検査装置７１から搬出される基板を収容するカセットが配置される第６ポート７２が設けられている。

この構成により、第１成膜装置２２，２３および第２成膜装置７９，８０で形成した半導体薄膜の膜厚を１つの検査装置を兼用して検査することができる。本実施形態においては、半導体薄膜の膜厚を検査する薄膜検査装置７１を設けたが、これに限られず、たとえば、膜ムラ検査、外観検査、膜質検査を行なう検査装置を設けてもよい。

第１成膜装置２２，２３により半導体薄膜層を積層された基板は、カセットに収容されて第１搬送ロボット２１によりバッファストッカ１５の第２ポート１０に搬送される。第２ポート１０に搬送されたカセットは、第２搬送ロボット１４によりカセットラック８内に搬送される。その後、第２搬送ロボット１４によりカセットラック８から第６ポート７２にカセットが搬送される。

第６ポート７２に搬送されたカセットから第４搬送コンベア７４により基板が一枚ずつ取出され薄膜検査装置７１に搬入される。薄膜検査装置７１において検査された基板は、第４搬送コンベア７４により第６ポート７２に搬出される。このとき、膜厚不良と判断された基板は、不良基板用のカセットに収容されて除外され、良品と判断された基板のみが第６ポート７２に配置されているカセットに収容される。良品と判断された基板で満杯になったカセットは、第２搬送ロボット１４によりカセットラック８内に搬入される。

バッファストッカ１５においては、第２成膜装置７９、８０から搬出されたカセットが搬送されてくる第５ポート７５が設けられている。第５ポート７５は、カセットが配置される場所である。カセットラック８において一時保管されていたカセットは、第２搬送ロボット１４により第５ポート７５に搬送される。第５ポート７５に搬送されたカセットは、第３搬送ロボット７７により、第２成膜装置７９、８０のいずれかに搬送される。

たとえば、第２成膜装置７９にカセットが搬送された場合、カセットは、カセットポート８１に搬入される。カセットポート８１に搬入されたカセットから基板出入部８３により、基板が３枚取出されて第２成膜装置７９内に搬入される。

第２成膜装置７９内において処理された基板は、基板出入部８３により第２成膜装置７９から取出されてカセット内に収容される。このカセットは基板を６枚収容可能であるため、処理された基板をカセット内に収容した後、未処理の基板がカセット内に残っている場合には、基板出入部８３によりその未処理の基板が第２成膜装置７９内に搬入される。第２成膜装置７９内において処理された基板は、基板出入部８３により第２成膜装置７９から搬出されてカセット内に収容される。

本実施形態においてはカセットの基板収容枚数が６枚であるので、第２成膜装置７９，８０への基板搬入は３枚ずつ２回に分けて行われる。カセットの基板収容枚数が第２成膜装置７９，８０の基板処理枚数の倍数となっているので、カセットに端数の基板が残ることなく、成膜装置を毎回満杯にして効率よく処理させることができる。

このように、カセット６０の基板収容枚数が、第１成膜装置２２，２３の一台当たりの基板処理枚数と、第２成膜装置７９，８０の一台当たりの基板処理枚数との公倍数であるとき、第１および第２成膜装置２２，２３，７９，８０においてそれぞれの基板処理枚数ずつ基板を処理した際に、第１および第２成膜装置においてカセット内にそれぞれの基板処理枚数以下である端数の基板が残らないようにすることができる。

たとえば、本実施形態においては、第１成膜装置２２，２３の基板処理枚数である２枚に対して、カセットの基板収容枚数が３倍である６枚にされている。基板はカセットから２枚ずつ取出されて第１成膜装置２２，２３に搬入されるため、６枚の基板は、３回に分けられて処理される。このように、第１成膜装置２２，２３の基板処理枚数ずつ毎回処理することが可能となるため、装置の処理能力を最大限に発揮させることができる。

また、第２成膜装置７９，８０が一括に処理可能な基板処理枚数である３枚に対して、カセットの基板収容枚数が２倍である６枚にされている。基板はカセットから３枚ずつ取出されて第２成膜装置７９，８０に搬入されるため、６枚の基板は、２回に分けられて処理される。このように、第２成膜装置７９，８０の基板処理枚数ずつ毎回処理することが可能となるため、装置の処理能力を最大限に発揮させることができる。従って、第１成膜装置２２，２３と第２成膜装置７９，８０の両方で、端数の基板を発生させること無く、効率の良い処理を実現することができる。

上記のように、端数が発生しないようにカセットに基板を満杯に収容した状態で搬送を行なうことにより、基板の搬送効率を向上することができる。その結果、第１成膜装置２２，２３および第２成膜装置７９，８０への基板の投入完了時とカセットの搬送開始時との同期を図ることが可能となり、第１成膜装置２２，２３および第２成膜装置７９，８０が基板処理している間に、未処理の基板を収容したカセットを搬送してくることができる。よって、カセット搬送回数を削減しつつ、基板を効率よく搬送して処理することができる。また、第１成膜装置２２，２３および第２成膜装置７９，８０において基板処理枚数の基板を毎回処理することができるため、装置の稼動効率を向上することができる。

したがって、カセットの基板収容枚数が、第１カセット搬送ライン４３Ａに含まれる第１成膜装置２２，２３の基板処理枚数と第２カセット搬送ライン４３Ｂに含まれる第２成膜装置７９，８０の基板処理枚数との公倍数であることにより、それぞれの処理装置における稼働率および基板搬送効率を向上することができる。

本実施形態はバッチ処理装置である成膜装置の基板処理枚数が２種類の場合であるが、本発明はそれに限定されず、基板処理枚数が３種類以上のバッチ処理装置を備える薄膜太陽電池製造装置にも適用できる。その場合、カセットの基板収容枚数は、異なる３種のバッチ処理装置の基板処理枚数の公倍数であればよい。

また、第１成膜装置２２，２３においてアモルファスの半導体膜で構成される光電変換層を形成し、第２成膜装置７９，８０において微結晶の半導体膜で構成される光電変換層を形成する場合、一般的に第２成膜装置７９，８０の標準処理時間Ｔ2の方が、第１成膜装置２２，２３の標準処理時間Ｔ1より長い。この場合、第２成膜装置７９，８０において一度に処理できる基板枚数を第１成膜装置２２，２３において一度に処理できる基板枚数より多くすることにより、第２成膜装置７９，８０が一つのカセット内の基板全てを処理するのに必要な回数を第１成膜装置２２，２３より少なくできる。

その結果、複数の第１成膜装置を一体とみなした第１カセット搬送ライン４３Ａの単位時間当たりの基板処理能力と複数の第２成膜装置を一体とみなした第２カセット搬送ライン４３Ｂの単位時間当たりの基板の処理能力とを互いに近づけることができる。ここで各ラインの単位時間当たりの基板処理能力とは、たとえば１時間当たりに各ラインで処理できる基板の枚数として定めることができる。

更に好ましい条件を以下に記述する。
第１成膜装置２２，２３で共通となる第１製造条件の標準処理時間（プロセスタイム）をＴ₁（Ｔ₁は任意の時間）、第１成膜装置２２，２３の基板処理枚数の総和をＸ枚（Ｘは自然数）とし、第２成膜装置７９，８０で共通となる第２製造条件の標準処理時間（プロセスタイム）をＴ₂（Ｔ₂は任意の時間）であるとき、第２成膜装置７９，８０の基板処理枚数の総和ＹがＸＴ₁／Ｔ₂に近接した自然数であることが好ましい。

具体的には、第１バッチ処理装置群における基板処理枚数である、第１成膜装置２２と第１成膜装置２３との基板処理枚数の総和をＸ、前記第２バッチ処理装置群における基板処理枚数である、第２成膜装置７９と第２成膜装置８０との基板処理枚数の総和ををＹとした場合、Ｙは、次式を満たす自然数である。（ＸＴ₁／Ｔ₂）−１＜Ｙ＜（ＸＴ₁／Ｔ₂）＋１・・・（１）
この構成により、第１成膜装置２２，２３と第２成膜装置７９，８０との単位時間当たりの基板の処理能力をより近似させることができる。

ここで標準処理時間とは成膜装置が適正に動作し、かつ各製造条件にて基板に適正な品質の成膜が行われる場合の、基板の処理開始から処理完了までにかかる時間である。具体的に記述すると、第１成膜装置２２，２３で共通となる第１製造条件の標準処理時間Ｔ₁が４０分、第１成膜装置の基板処理枚数の総和Ｘは４枚である。

第２成膜装置７９，８０で共通となる第２製造条件の標準処理時間Ｔ₂が６０分であるとき、上記の式より、第２成膜装置７９，８０の基板処理枚数の総和Ｙは、（６０／４０）×４＝６から、Ｙ＝６とする。それによって、第１成膜装置２２，２３と第２成膜装置７９，８０のそれぞれの基板処理枚数の総和を６０分あたりの枚数に換算すると、両方とも６０分あたりの基板処理枚数の総和は６枚で等しくなる。

また、好ましくは第１成膜装置２２と２３および第２成膜装置７９と８０の基板処理枚数が同じ装置を用いるので、本実施形態の具体例においては、第１成膜装置２２，２３の基板処理枚数が各２枚、第２成膜装置７９，８０の基板処理枚数が各３枚であることがより好ましい。

従って、第１成膜装置と第２成膜装置の処理能力をより近似させることができ、それによって、第１カセット搬送ラインおよび第２カセット搬送ラインの処理能力の差がボトルネックとなってカセットの搬送待ちが発生することを抑制し、効率の良い搬送処理を行なう事ができる。

第１成膜装置と第２成膜装置に共通の装置を用い、標準処理時間が長い方の装置の台数を、標準処理時間が短い方の装置の台数よりも多くすることによって処理能力を近似させる方法と比較して、本実施形態では装置台数の増加を抑えることができ、工場内の装置設置スペースが節約できる。

本実施形態は、第１成膜装置と第２成膜装置をそれぞれ２台ずつ有する薄膜太陽電池製造装置であるが、上述の好ましい条件はそれに限定されず、それぞれ３台以上備えていてもよいし、第１成膜装置と第２成膜装置が１台ずつでもよい。第１成膜装置と第２成膜装置が１台ずつのときは、第１成膜装置の基板処理枚数がｘ、標準処理時間がｔ₁であり、第２成膜装置の標準処理時間がｔ₂であるとき、第２成膜装置の基板処理枚数ｙが、ｘｔ₁／ｔ₂に近接した自然数であればよい。

また、本実施形態は、異なる２種類の製造条件のバッチ処理装置である、第１成膜装置および第２成膜装置を有する薄膜太陽電池製造装置であるが、上述の好ましい条件はそれに限定されず、３種類以上の異なる製造条件のバッチ処理装置を有する薄膜太陽電池製造装置にも適用できる。その場合、第１成膜装置と第２成膜装置との間で、上述した関係式を満たす装置構成とし、さらに第２成膜装置と第３の製造条件の成膜装置との間で、上述した関係式を満たす装置構成とすればよい。

また、本実施形態において、バッチ処理装置として想定しているプラズマＣＶＤ成膜装置においては、毒性の強いシランなどのプロセスガスを使用し、また、プラズマ放電の為に高電圧を供給する必要があるので、装置台数が増加すると、ガス供給／排気ラインの大規模化、消費電力の増大、必要な安全設備の増加など、コストと工場運営の面で非常に負担が大きくなる。それらを抑えるという面で、本発明は従来技術より優れている。

カセットポート２６，２７，８１，８２に搬入できるカセットが一つの場合は、基板出入部３０，３１，８３，８４は、基板の搬入と搬出を同時に行なう事ができ、搬入する基板を抜いたカセットの空いた箇所に、成膜装置内から搬出した基板を入れることができることが好ましい。

基板をカセットの空き箇所に搬出してから成膜装置内に搬入する従来の基板出入部の場合、カセットポートが一つのカセットしか搬入できない場合は、カセット内の全ての基板の処理が完了するまでカセットを搬出することができないので、その間は待ち時間となり、処理効率が悪い。基板出入部が基板の搬入と搬出を同時に行なう事ができれば、カセットが全て処理済の基板になった時点でカセットをカセットポートより搬出し、未処理基板が収納された新たなカセットをカセットポートに搬入できる。そのカセット搬入出の間、成膜装置内での基板処理は並行で実施できるので、生産効率を向上できる。

カセットポートに搬入できるカセットが２つ以上の場合は、基板出入部は従来の基板をカセットの空き箇所に搬出してから成膜装置内に搬入するものであってもよい。その場合、少なくとも一つのカセットが空カセットであり、処理済の基板を前記の空カセットに搬出した後、処理前の基板が収納された別のカセットから基板を搬入できる。空カセットは満杯になった時点で、カセットポートから搬出される。その時点で別のカセットが空になり、次からはそのカセットに処理済の基板が搬出される。空いたカセットポートには、処理前の基板が収納されたカセットが、再び搬入される。以上のように、カセットの搬入出と成膜装置内での基板処理を並行で実施できるので、生産効率が向上できる。

第２成膜装置７９，８０により半導体薄膜層を積層された基板は、カセットに収容されて第３搬送ロボット７７によりバッファストッカ１５の第５ポート７５に搬送される。第５ポート７５に搬送されたカセットは、第２搬送ロボット１４によりカセットラック８内に搬入される。その後、第２搬送ロボット１４によりカセットラック８から第６ポート７２にカセットが搬出される。

第６ポート７２に搬送されたカセットから第４搬送コンベア７４により基板が一枚ずつ取出されて薄膜検査装置７１に搬入される。薄膜検査装置７１において検査された基板は、第４搬送コンベア７４により第６ポート７２に搬出される。このとき、膜厚不良と判断された基板は、不良基板用のカセットに収容されて除外され、良品と判断された基板のみが第６ポート７２に配置されているカセットに収容される。良品と判断された基板を収容したカセットは、第２搬送ロボット１４によりカセットラック８内に搬入される。

このように、薄膜検査装置７１をカセット搬送ラインごとに配置することなく兼用で使用することにより、装置コストおよび装置の配置スペースを削減することができる。

第２基板搬送ライン４２においては、第２レーザ加工装置３７、スパッタリング装置３８、第３レーザ加工装置３９、特性検査装置４０およびランク振分搬出装置４１が直列に配置されている。基板搬送方向の最も上流側に配置された第２レーザ加工装置３７に搬入された基板は、図示しない搬送機構により搬送方向３６に一枚ずつ搬送される。第２レーザ加工装置３７には、バッファストッカ１５から第２搬送コンベア３５により基板が搬入される。

第２基板搬送ライン４２を構成する処理装置は、基板が搬入される搬入口と基板が搬出される搬出口とが別々に設けられ、基板が各装置内を通過しつつ処理される、いわゆるインライン方式の枚葉処理装置である。また、第２基板搬送ライン４２においては、インライン方式の枚葉処理装置が直列に接続されている。第２基板搬送ライン４２は、基板搬送方向における上流側に配置された枚葉処理装置の搬出口と、下流側に配置された枚葉処理装置の搬入口との間を、基板が搬送コンべアなどの直線的な搬送装置により順次搬送される、インライン方式の搬送ラインとして構成されている。

バッファストッカ１５においては、第２レーザ加工装置３７に基板が搬入される第３ポート１１が設けられている。第３ポート１１は、カセットが配置される場所である。第２成膜装置７９，８０により処理された基板を収容してカセットラック８に一時保管されているカセットは、第２搬送ロボット１４により搬送方向１９に搬送されて第３ポート１１に配置される。第３ポート１１に配置されたカセットから第２搬送コンベア３５により一枚ずつ取出された基板が、第２レーザ加工装置３７に搬入される。

第３ポート１１に配置されたカセットから全ての基板が搬出された後、空になったカセットは第２搬送ロボット１４により搬送方向２０に搬送されてカセットラック８に一時保管される。さらに、空のカセットは、カセットラック８から第２搬送ロボット１４により第１ポート９に搬送される。このように、基板の搬送が効率よく行なわれるように、バッファストッカ１５内においてカセットの一時保管と搬送とが図示しない制御部によって制御されている。

本実施形態においては、第１レーザ加工装置４および第２レーザ加工装置３７と第１成膜装置２２，２３および第２成膜装置７９，８０とは、カセットラック８の異なる側面に対向して配置されている。このようにすることにより、バッファストッカ１５の特定の側面側に第１成膜装置２２，２３および第２成膜装置７９，８０を集中的に配置することができる。その結果、第１成膜装置２２，２３および第２成膜装置７９，８０に必要となる高電力供給配線、多種のプロセスガス供給配管、真空ポンプ配管、排気配管および排気除害装置などの用力に係わる配線と配管との配設が冗長になることを抑制でき、工場システムの簡単化および省スペース化を図れる。

バッファストッカを境界にして、特殊ガスを使用する半導体薄膜積層工程とそれ以外の工程が行なわれるエリアを分けることができる。半導体薄膜積層工程が行われるエリアには、安全性の確保から、クリーン度の他にガス漏洩監視や湿度コントロールなど特殊な環境や設備が要求される。一方、半導体薄膜積層工程以外が行われるエリアにおいては、別の工程管理基準により監視が必要なエリアが含まれる場合があり、監視区域を整理することにより工場ユーティリティ設備の効率化が図れる。また、特殊な技能をもつ作業者が必要となるエリアを限定することができるため、労働環境管理上も有利である。このようなライン構成にすることにより、特殊な管理区域を限定することができるため、工場建設コストおよび運営コストを削減できる。

本実施形態においては、バッファストッカ１５は、一連の処理から切り離して基板を外部に搬出および外部から搬入する第３搬送コンベア４４により外部ポート４５と接続されている。バッファストッカ１５においては、外部ポート４５から基板が搬入または外部ポート４５に基板が搬出される第４ポート１２が設けられている。第４ポート１２は、カセットが配置される場所である。

この構成により、テスト基板を特定の処理装置において処理する場合などテスト基板を一連の処理装置において処理しない際に、テスト基板を効率よく搬送することができる。具体的には、外部ポート４５から第３搬送コンベア４４により第４ポート１２に配置したカセットにテスト基板を収容する。そのカセットを第２搬送ロボット１４により、所望の処理装置に搬送することが可能な第２ポート１０、第５ポート７５または第３ポート１１に搬送する。その後は、テスト基板が所望の処理装置において処理される。

テスト基板を収容したカセットが第３ポート１１に搬送された場合には、搬送方向３６にテスト基板が搬送されてランク振分搬出装置４１から基板が搬出される。テスト基板を収容したカセットが第２ポート１０に搬送された場合には、第１成膜装置２２、２３で処理されたテスト基板を収容したカセットは、再度第２ポート１０に搬送される。

第２ポート１０に搬送されたカセットは、第２搬送ロボット１４により第４ポート１２に搬送される。第４ポート１２に搬送されたカセットからテスト基板が取出され、第３搬送コンベア４４により外部ポート４５に搬出される。本実施形態においては、外部搬送部として基板を搬送する第３搬送コンベア４４を設けたが、カセットを搬送する搬送ロボットを外部搬送部として設けてもよい。

以下、本実施形態の薄膜太陽電池製造装置１を用いる薄膜太陽電池の製造方法について説明する。図２は、本実施形態に係る薄膜太陽電池製造装置の工程フローと各工程における基板の搬送形態を示す図である。

図２に示すように、表面にＹｎＯやＳｎＯ₂などの透明導電膜からなる表面導電層が堆積されたガラス基板が基板搬入装置２から一枚ずつ搬入される(Ｓ２０１)。図３は、表面導電層形成後の基板の構成を示す断面図である。図３に示すように、ガラス基板５１の上面に表面導電層５２が積層されている。ガラス基板５１は、第１洗浄装置３において洗浄される(Ｓ２０２)。

洗浄後の基板は、第１レーザ加工装置４において搬送されつつパターニングされる(Ｓ２０３)。次に、ガラス基板が第２洗浄装置１０５において洗浄される(Ｓ２０４)。図４は、洗浄後の基板の構成を示す断面図である。図４に示すように、表面導電層５２の所定の位置に溝部５３が形成されている。

パターニング後の基板は、レーザ加工後検査装置１０６にて溝部５３の形状が正常か否か検査され、不良が発見された基板は除外される(Ｓ２０５)。レーザ加工後検査装置１０６の工程まで、基板は１枚ずつ搬送されている。検査が完了して良品と判断された基板は、第１搬送コンベア７によりバッファストッカ１５に搬入されてカセットに収容される。ここで、Ｓ２０１からＳ２０５までの工程が本発明における第１枚葉処理工程に相当する。

基板を収容したカセットは、第２搬送ロボット１４によってカセットラック８に搬入される。カセットラック８における一時保管がされた後、第２搬送ロボット１４によりカセットはカセットラック８から搬出されて第２ポート１０に搬送され、第２ポートより第１搬送ロボット２１により第１成膜装置２２，２３のいずれかのカセットポート２６，２７にカセットが搬入される。

本実施形態においては、第１成膜装置２２，２３は、それぞれの一つのプロセス室において、成膜条件を随時変更することで異なる複数の半導体薄膜を積層する、いわゆるシングルチャンバのプラズマＣＶＤ装置である。ただし、第１成膜装置２２，２３は、それぞれが一つの成膜条件の薄膜を積層する複数のプロセス室を有し、装置内の搬送ロボットによって順次異なるプロセス室に基板を移動させて処理することにより異なる複数の半導体薄膜を積層する、いわゆるマルチチャンバのプラズマＣＶＤ装置であってもよい。

第１半導体薄膜積層工程において基板を複数枚ずつプラズマＣＶＤ装置で処理することにより、基板上にシリコン系半導体材料からなる第１半導体薄膜層を積層され、ｐ層、ｉ層およびｎ層の３層からなる第１光電変換層が形成される(Ｓ２０６)。ここで、本実施形態の第１半導体薄膜積層工程（Ｓ２０６）は、本発明の第１膜を一括形成する工程に相当する。第１半導体薄膜層を積層された基板は、カセットに収容されて第１搬送ロボット２１によりバッファストッカ１５に搬送される。

カセットは、第２搬送ロボット１４によりカセットラック８に搬入されて一時保管された後、第２搬送ロボット１４によりカセットラック８から搬出されて第６ポート７２に搬送される。第４搬送コンベア７４により基板がカセットから取出されて薄膜検査装置７１に搬入される。薄膜検査装置７１において、基板上に形成された第１半導体薄膜層の膜厚検査が行なわれ、不良が発見された基板は除外される(Ｓ２０７)。除外された基板は、不良基板用のカセットに収容される。良品と判断された基板を収容したカセットは、カセットラック８における一時保管がされた後、第５ポート７５に搬送される。第３搬送ロボット７７により第２成膜装置７９，８０のいずれかのカセットポート８１，８２に搬入される。

本実施形態においては、第２成膜装置７９，８０は、それぞれの一つのプロセス室において、成膜条件を随時変更することで異なる複数の半導体薄膜を積層する、いわゆるシングルチャンバのプラズマＣＶＤ装置である。ただし、第２成膜装置７９，８０は、それぞれが一つの成膜条件の薄膜を積層する複数のプロセス室を有し、装置内の搬送ロボットによって順次異なるプロセス室に基板を移動させて処理することにより異なる複数の半導体薄膜を積層する、いわゆるマルチチャンバのプラズマＣＶＤ装置であってもよい。

第２半導体薄膜積層工程において基板を複数枚ずつプラズマＣＶＤ装置で処理することにより、基板上にシリコン系半導体材料からなる第２半導体薄膜層を積層され、ｐ層、ｉ層およびｎ層の３層からなる第２光電変換層が形成される(Ｓ２０８)。ここで、本実施形態の第２半導体薄膜積層工程（Ｓ２０８）は、本発明の第２膜を一括形成する工程に相当する。図５は、第２半導体薄膜積層後の基板の構成を示す断面図である。図５に示すように、第１光電変換層５４の上方に第２光電変換層９０が形成されている。第２半導体薄膜層を積層された基板は、カセットに収容されて第３搬送ロボット７７によりバッファストッカ１５に搬送される。

カセットは、第２搬送ロボット１４によりカセットラック８に搬入されて一時保管された後、第２搬送ロボット１４によりカセットラック８から搬出されて第６ポート７２に搬送される。第４搬送コンベア７４により基板がカセットから取出されて薄膜検査装置７１に搬入される。薄膜検査装置７１において、基板上に形成された第２半導体薄膜層の膜厚検査が行なわれ、不良が発見された基板は除外される(Ｓ２０９)。除外された基板は、不良基板用のカセットに収容される。良品と判断された基板を収容したカセットは、カセットラック８における一時保管がされた後、第３ポート１１に搬送される。本実施形態においては、Ｓ２０６からＳ２０９までの工程において、基板はカセットに収容された状態で複数枚ずつ搬送されている。上述の変形例においては、Ｓ２０７からＳ２０９までの工程において、基板はカセットに収容された状態で複数枚ずつ搬送されている。

第３ポート１１に配置されたカセットから第２搬送コンベア３５により基板が一枚ずつ取出され、第２レーザ加工装置３７に搬入される。基板は、第２レーザ加工装置３７においてパターニングされる(Ｓ２１０)。図６は、第２レーザ加工装置によるパターニング後の基板の構成を示す断面図である。図６に示すように、第２光電変換層９０の上面から表面導電層５２の上面まで到達する溝部９１が所定の位置に形成されている。

次に、スパッタリング装置３８において第２光電変換層９０上にＹｎＯまたはＳｎＯ₂などからなる透明導電層と、ＡｇまたはＣｕなどの金属で構成される裏面電極層とを積層する(Ｓ２１１)。図７は、スパッタ後の基板の構成を示す断面図である。図７に示すように、第２光電変換層９０の上面に透明導電層９２が形成され、透明導電層９２の上面に裏面電極層９３が形成されている。

その後、第３レーザ加工装置３９においてパターニングされる(Ｓ２１２)。図８は、第３レーザ加工装置によるパターニング後の基板の構成を示す断面図である。図８に示すように、裏面電極層９３から表面導電層５２の上部まで到達する溝部９４が所定の位置に形成されている。

次に、レーザトリミング加工装置１０７において基板周縁部の領域にある、表面導電層５２、第１光電変換層５４、透明導電層５６および裏面電極層５７のガラス基板５１上の全ての層を除去する(Ｓ２１３)。この工程により周縁部が絶縁され、薄膜太陽電池９５が製造される。

製造された薄膜太陽電池９５は、逆バイアス処理装置１０８によって、表面導電層５２と裏面電極層５７とを短絡させる半導体薄膜のピンホール欠陥が除去される(Ｓ２１４)。この処理によって、薄膜太陽電池９５の短絡による発電特性の低下を防止できる。

次に、特性検査装置４０において特性検査が行なわれる(Ｓ２１５)。薄膜太陽電池９５は、特性検査の結果に応じて性能別にランク分けされ、ランク振分搬出装置４１によって、ランク別に異なる搬出部へ振り分けられて搬出される(Ｓ２１６)。本実施形態においては、Ｓ２１０からＳ２１６までの工程において、基板は１枚ずつ搬送されている。ここで、Ｓ２１０からＳ２１６までの工程が本発明における第２枚葉処理工程に相当する。

薄膜太陽電池９５は、第１光電変換層５４および第２光電変換層９０を備えている。この２種の異なる光電変換層はそれぞれ異なるエネルギーバンドギャップを持つシリコン系半導体材料で形成されていることが好ましい。エネルギーバンドギャップの異なる光電変換層を備えることにより、波長領域の異なる太陽光を光電変換することができ、変換効率の高い薄膜太陽電池を得ることができる。

また、薄膜太陽電池９５は、３種以上の異なる光電変換層を備えることも可能である。この場合、異なる光電変換層はそれぞれ異なるエネルギーバンドギャップを持つシリコン系半導体材料で形成されていることが好ましく、２種の異なる光電変換層を備えた薄膜太陽電池よりも、更に広い波長領域の太陽光を光電変換することができ、更に変換効率の高い薄膜太陽電池を得ることができる。

図９は、本実施形態に係るバッファストッカの構成を模式的に示す平面図である。図９に示すように、本実施形態に係るカセットラック８は、３つの領域に分割されている。

バッファストッカ１５には、第１ポート９、第２ポート１０、第３ポート１１、第４ポート１２、第５ポート７５および第６ポート７２などが設けられており、カセットはバッファストッカ１５内においてこれらのポートとカセットラック８間を順次搬送される。バッファストッカ１５内におけるカセットの搬送径路が長くなると薄膜太陽電池製造装置の生産効率が低下する。よって、カセットの搬送径路を短くする必要があるが、そのためには、カセットラック８内におけるカセットの保管位置を制御することが好ましい。

具体的には、図９に示すようにカセットラック８を複数の領域に分割し、第２搬送ロボット１４による搬送前にカセットが位置するポートと搬送後にカセットが位置するポートとの中間に位置する上記領域にカセットを一時保管することが好ましい。

図９に示すように、バッファストッカ１５内におけるカセットの好適な搬送径路は、第１ポート９からカセットラック８の第１領域８５へ搬送方向１６に搬送される。カセットラック８から第２ポート１０へ搬送方向１８Ａに搬送される。第２ポート１０からカセットラック８の第２領域８６へ搬送方向１８Ｂに搬送される。カセットラック８から第６ポート７２へ搬送方向７１Ａに搬送される。

第６ポート７２からカセットラック８の第２領域８６へ搬送方向７１Ｂに搬送される。カセットラック８から第５ポート７５へ搬送方向７６Ａに搬送される。第５ポート７５からカセットラック８の第２領域８６へ搬送方向７６Ｂに搬送される。カセットラック８から第６ポート７２へ搬送方向７１Ｃに搬送される。第６ポート７２からカセットラック８の第３領域８７へ搬送方向７１Ｄに搬送される。カセットラック８から第３ポート１１へ搬送方向１９に搬送される。

上記のカセット搬送と各処理装置との処理との関係を以下に示す。図２に示す、Ｓ２０１〜Ｓ２０５工程が行なわれ、第１ポート９に配置されているカセットに基板が収容される。Ｓ２０５工程が行なわれた後、基板を収容したカセットは、カセットラック８の第１領域８５を経て、第２ポート１０へ搬送される。Ｓ２０６工程が行なわれた後、カセットは再び第２ポート１０へ搬送され、カセットラック８の第２領域８６を経て、第６ポート７２へ搬送される。Ｓ２０７工程が行なわれた後、再び第６ポート７２へ搬送され、カセットラック８の第２領域８６を経て、第５ポート７５へ搬送される。Ｓ２０８工程が行なわれた後、カセットは再び第５ポート７５へ搬送され、カセットラック８の第２領域８６を経て、第６ポート７２へ搬送される。Ｓ２０９工程が行なわれた後、再び第６ポート７２へ搬送され、カセットラック８の第３領域８７経て、第３ポート１１へ搬送される。その後、Ｓ２１０〜Ｓ２１６工程が行なわれる。

本実施形態においては、上記のように第２搬送ロボット１４を制御する制御部が備えられている。カセットラック８は複数の領域に分割されており、第１搬送コンベア７により基板が収容されたカセットを優先的に一時保管する第１領域８５と、第１搬送ロボット２１および第３搬送ロボット７７により第１，２成膜装置２２，２３，７９，８０から搬出されたカセットを優先的に一時保管する第２領域８６とを少なくとも含む。上記制御部は、カセットをカセットラック８の複数の領域のうちのいずれに搬入すべきかを決定している。

上記のようにカセットが搬送されることにより、カセットの搬送径路を短くすることができる。本実施形態においては、カセットラック８を３つの領域に分割したが、分割数はこれに限られない。また、一つの領域がカセットで満杯になっている場合は、その領域に隣接する領域にカセットを一時保管することにより、カセットの搬送径路が比較的短くなるようにしてもよい。

さらに、カセットラック８の全体がカセットで満杯になった場合には、バッファストッカ１５へ基板が搬入されるのを停止する自動制御を行なうか、または、カセットラック８が満杯になるか満杯になりそうな場合に、音声や信号灯などでアラームを出すことにより、外部ポート４５から基板を搬出して、カセットラック８に空きをつくるように作業者に促すようにしてもよい。

図１０は、本実施形態に係るカセットラックの構造を模式的に示す側面図である。図１０に示すように、本実施形態に係るカセットラック８は２段になっており、一段につき６つのカセット６０を収納することができる。このように、基板を収容したカセットをカセットラック８に一時保管することにより、カセットの設置スペースを削減することができる。

図１１は、本実施形態に係るカセットの構造を示す斜視図である。図１１に示すように、カセット６０は、内部に空間を有する直方体状の筐体６１と、基板を載置するための棚部６２とから構成されている。上述の通り、カセット６０は、ガラス基板５１を６枚収容することができる。筐体６１には、開口部６３が形成されており、開口部６３を通してガラス基板５１が出し入れされる。なお、開口部６３は１箇所に限定されず、カセット６０の対向する側面の両方に設けられていても良い。それによって、カセット６０に対して双方向から基板を出し入れする事ができるので、各搬送部の位置に合わせてカセット６０の向きを変更する為の駆動装置の動作や、その動作に必要な装置構造を簡略化できる。

カセット６０は上述した大きさの基板を収容できるように、筐体６１の開口部６３と奥行きのいずれか一方が基板の短辺より大きく、他方が基板の長辺より大きい必要がある。

カセットの材質としては、カセット自体のサイズが大きく、複数の基板を収容した際の負荷に耐える必要があることから金属部品が主体であることが好ましい。よって、カセットは人間による搬送が困難な重量となるので、カセットの搬送は基本的に搬送ロボットが行なうこととなる。搬送ロボットのトラブルなどで緊急にカセットを搬送ロボット以外で搬送する必要が生じた場合においては、台車、クレーンおよびフォークリフトなどの重量物を運搬できる手段を用いる。

本実施形態においては、カセット６０においてガラス基板５１は水平に載置されているが、垂直に載置されるようにしてもよい。薄膜太陽電池製造装置において基板を垂直に保持して処理する処理装置が多く含まれる場合には、カセット６０において基板が垂直に載置されるようにすることにより、カセット６０に基板を収容する際の基板の向きを変更する時間を短縮することができる。

カセット６０には識別番号が付されており、第１ポート９、第２ポート１０、第３ポート１１、第４ポート１２、第５ポート７５、第６ポート７２およびカセットラック８などには、カセット６０の識別番号を認識するセンサーが取付けられている。そのセンサーにより認識されたカセット６０の位置情報は、図示しない制御部に送られる。それぞれのカセット６０の搬送は、この制御部により管理されている。さらに、ガラス基板５１に識別番号を付し、ガラス基板５１の搬送を制御部により管理してもよい。

本実施形態の構成により、第１カセット搬送ライン４３Ａと第２カセット搬送ライン４３Ｂとの間の基板搬送をバッファストッカ１５を介在させて行なうことにより、円滑に基板搬送を行うことが可能となる。その結果、薄膜太陽電池製造装置１全体のスループットの向上を図れる。カセットの基板収容枚数が、第１成膜装置２２，２３の基板処理枚数と第２成膜装置７９，８０の基板処理枚数との公倍数であるため、基板搬送及び装置稼動の効率化を図れる。

また、第１基板搬送ライン５、第１カセット搬送ライン４３Ａ、第２カセット搬送ライン４３Ｂおよび第２基板搬送ライン４２の搬送機構がバッファストッカ１５により分割されているため、いずれかの処理装置にトラブルが発生した場合に停止する搬送機構が限定されて、問題のない搬送機構に接続されている処理装置を稼動し続けることができる。そのため、第１基板搬送ライン５、第１カセット搬送ライン４３Ａ、第２カセット搬送ライン４３Ｂおよび第２基板搬送ライン４２のいずれかに含まれる装置においてトラブルが発生した場合に、バッファストッカ１５のカセットラック８に一時保管されているカセットに収容されている基板を問題のないラインに投入して処理を継続できる。その結果、トラブルの発生による薄膜太陽電池製造装置１の生産性の低下を低減することが可能となる。

さらに、本実施形態においては、各ラインを構成する処理装置の少なくとも一方の側面を、他の装置が配置されていない開放スペースに面して配置しているため、処理装置の設備補修および設備点検などのメンテナンス時の作業性に優れている。

本発明により、一括で処理できる基板枚数が異なる、第１処理装置と第２処理装置との間で、効率的に基板を搬送することにより生産性を向上することができる。

なお、今回開示した上記実施形態はすべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

１ 薄膜太陽電池製造装置、２ 基板搬入装置、３ 第１洗浄装置、４ 第１レーザ加工装置、５ 第１基板搬送ライン、７ 第１搬送コンベア、８ カセットラック、９ 第１ポート、１０ 第２ポート、１１ 第３ポート、１２ 第４ポート、１３ 通路、１４ 第２搬送ロボット、１５ バッファストッカ、２１ 第１搬送ロボット、２２，２３ 第１成膜装置、２６，２７，８１，８２ カセットポート、３０，３１，８３，８４ 基板出入部、３５ 第２搬送コンベア、３７ 第２レーザ加工装置、３８ スパッタリング装置、３９ 第３レーザ加工装置、４０ 特性検査装置、４１ 分搬出装置、４２ 第２基板搬送ライン、４３Ａ 第１カセット搬送ライン、４３Ｂ 第２カセット搬送ライン、４４ 第３搬送コンベア、４５ 外部ポート、５１ ガラス基板、５２ 表面導電層、５３，９１，９４ 溝部、５４ 第１光電変換層、５６，９２ 透明導電層、５７，９３ 裏面電極層、６０ カセット、６１ 筐体、６２ 棚部、６３ 開口部、７１ 薄膜検査装置、７２ 第６ポート、７４ 第４搬送コンベア、７５ 第５ポート、７７ 第３搬送ロボット、７９，８０ 第２成膜装置、８５ 第１領域、８６ 第２領域、８７ 第３領域、９０ 第２光電変換層、９５ 薄膜太陽電池、１０５ 第２洗浄装置、１０６ レーザ加工後検査装置、１０７ レーザトリミング加工装置、１０８ 逆バイアス処理装置。

Claims (8)

1. 複数の基板を一括処理する第１バッチ処理装置と、
   複数の基板を一括処理する第２バッチ処理装置と、
   前記第１バッチ処理装置および前記第２バッチ処理装置に、複数の基板を収容して搬送可能であるカセットと
   を備え、
   前記カセットの基板収容枚数は、前記第１バッチ処理装置の基板処理枚数と前記第２バッチ処理装置の基板処理枚数との公倍数である、薄膜太陽電池製造装置。
2. 前記第１バッチ処理装置の標準処理時間をｔ₁、前記第２バッチ処理装置の標準処理時間をｔ₂、前記第１バッチ処理装置の基板処理枚数をｘ、前記第２バッチ処理装置の基板処理枚数をｙとした場合、
   ｙは、ｘｔ₁／ｔ₂に近接した自然数である、請求項１に記載の薄膜太陽電池製造装置。
3. カセットと前記第１バッチ処理装置との間、および、カセットと前記第２バッチ処理装置との間で、基板を搬送する基板出入部を備える、請求項１または２に記載の薄膜太陽電池製造装置。
4. 複数のカセットを保管可能なカセットラックと、
   前記カセットラックと前記第１バッチ処理装置との間、および、前記カセットラックと前記第２バッチ処理装置との間で、カセットを搬送する第１搬送部を備える、請求項１から３のいずれかに記載の薄膜太陽電池製造装置。
5. 複数の基板を一括処理する第１バッチ処理装置を含む第１バッチ処理装置群と、
   複数の基板を一括処理する第２バッチ処理装置を含む第２バッチ処理装置群と
   を備え、
   前記第１バッチ処理装置群の標準処理時間をＴ₁、前記第２バッチ処理装置の標準処理時間をＴ₂、前記第１バッチ処理装置群の基板処理枚数の総和をＸ、前記第２バッチ処理装置群の基板処理枚数の総和をＹとした場合、
   Ｙは、ＸＴ₁／Ｔ₂に近接した自然数である、薄膜太陽電池製造装置。
6. カセットに収容された複数の基板を搬送して、第１バッチ処理装置を含む第１バッチ処理装置群に収容する工程と、
   前記第１バッチ処理装置群を用いて、標準処理時間をＴ₁として、複数の基板に第１膜を一括形成する工程と、
   前記第１バッチ処理装置群により第１膜が形成された複数の基板を前記カセットに収容する工程と、
   前記カセットに収容された複数の基板を搬送して、第２バッチ処理装置を含む第２バッチ処理装置群に収容する工程と、
   前記第２バッチ処理装置群を用いて、標準処理時間をＴ₂として、複数の基板に第２膜を一括形成する工程と、
   前記第２バッチ処理装置群により第２膜が形成された複数の基板を前記カセットに収容する工程と
   を備え、
   前記カセットの基板収容枚数は、前記第１バッチ処理装置の一台当たりの基板処理枚数と、前記第２バッチ処理装置の一台当たりの基板処理枚数との公倍数であり、かつ、
   前記第１バッチ処理装置群における基板処理枚数をＸ、前記第２バッチ処理装置群における基板処理枚数をＹとした場合、
   （ＸＴ₁／Ｔ₂）−１＜Ｙ＜（ＸＴ₁／Ｔ₂）＋１・・・（１）
   Ｙが数式（１）を満たす自然数である、薄膜太陽電池の製造方法。
7. 第１バッチ処理装置を含む第１バッチ処理装置群を用いて、標準処理時間をＴ₁として、複数の基板に第１膜を一括形成する工程と、
   第２バッチ処理装置を含む第２バッチ処理装置群を用いて、標準処理時間をＴ₂として、前記第１バッチ処理装置群により第１膜が形成された複数の基板に第２膜を一括形成する工程と
   を備え、
   前記第１バッチ処理装置群における基板処理枚数をＸ、前記第２バッチ処理装置群における基板処理枚数をＹとした場合、
   （ＸＴ₁／Ｔ₂）−１＜Ｙ＜（ＸＴ₁／Ｔ₂）＋１・・・（１）
   Ｙが数式（１）を満たす自然数である、薄膜太陽電池の製造方法。
8. 請求項６または７に記載の薄膜太陽電池の製造方法を用いて製造された、薄膜太陽電池。

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