JP2015126205A - Grooving tool and scribe device with grooving tool attached thereto - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、カルコパイライト化合物やテルル化カドミウムなどを用いた化合物系等の集積型薄膜太陽電池を製造する際に用いられる溝加工ツール並びにこの溝加工ツールを取り付けたスクライブ装置に関する。
ここで、カルコパイライト化合物とは、CIGS(Cu(In,Ga)Se2)の他に、CIGSS(Cu(In,Ga)(Se,S)2)、CIS(CuInS2)等が含まれる。
The present invention relates to a grooving tool used when manufacturing an integrated thin film solar cell such as a compound system using a chalcopyrite compound, cadmium telluride, or the like, and a scribing apparatus to which the grooving tool is attached.
Here, the chalcopyrite compound includes CIGS (Cu (In, Ga) (Se, S) 2 ), CIS (CuInS 2 ) and the like in addition to CIGS (Cu (In, Ga) Se 2 ).
化合物半導体を光吸収層として用いる薄膜太陽電池においては、基板上に複数のユニットセルを直列接続した集積型構造が一般的である。 In a thin film solar cell using a compound semiconductor as a light absorption layer, an integrated structure in which a plurality of unit cells are connected in series on a substrate is generally used.
従来のカルコパイライト化合物系集積型薄膜太陽電池の製造方法について説明する。図4は、CIGS薄膜太陽電池の製造工程を示す模式図である。まず、図4(a)に示すように、ソーダライムガラス(SLG)等からなる絶縁基板31上に、プラス側の下部電極となるMo電極層32を形成した後、スクライブ加工により下部電極分離用の溝Sを形成する。
A method for producing a conventional chalcopyrite compound integrated thin film solar cell will be described. FIG. 4 is a schematic diagram showing a manufacturing process of a CIGS thin film solar cell. First, as shown in FIG. 4A, a
その後、図4(b)に示すように、Mo電極層32上に、化合物半導体(CIGS)薄膜からなる光吸収層33を積層して、その上に、ヘテロ接合のためのZnS薄膜等からなるバッファ層34を形成し、さらにその上に、ZnO薄膜からなる絶縁層35を形成する。そして、下部電極分離用の溝Sから横方向に所定距離離隔した位置に、スクライブ加工によりMo電極層32にまで到達する電極間コンタクト用の溝M1を形成する。
Thereafter, as shown in FIG. 4B, a
続いて、図4(c)に示すように、絶縁層35の上からZnO:AI薄膜からなる上部電極としての透明電極層36を形成し、スクライブ加工により下部のMo電極層32にまで到達する電極分離用の溝M2を形成する。
Subsequently, as shown in FIG. 4C, a
上述した集積型薄膜太陽電池を製造する工程において、電極分離用の溝M1およびM2をスクライブにより溝加工する技術として、レーザスクライブ法とメカニカルスクライブ法が用いられてきた。 In the process of manufacturing the integrated thin film solar cell described above, a laser scribing method and a mechanical scribing method have been used as a technique for performing groove processing of the electrode separation grooves M1 and M2 by scribing.
レーザスクライブ法は、例えば特許文献1で開示されているように、アークランプ等の連続放電ランプによって、Nd:YAG結晶を励起して発信したレーザ光を照射することにより電極分離用の溝を形成するものであるが、スクライブ時にレーザ光の熱によって光吸収層23の光電変換特性が劣化するおそれがあった。
In the laser scribing method, for example, as disclosed in
また、メカニカルスクライブ法は、例えば特許文献2および3で開示されているように、先端が先細り状となった溝加工ツールの刃先を、所定の圧力をかけて基板に押しつけながら移動させることによって、電極間コンタクト用の溝や電極分離用の溝を加工する技術である。現在ではこのメカニカルスクライブ法が多く行われている。
Further, the mechanical scribing method, for example, as disclosed in
メカニカルスクライブ法で用いられる溝加工ツールは、一般的には特許文献2および3に開示されているような、円柱状のボディの先端部を先細り状とし、その先端を刃先としたものが使用されている。すなわち、図5に示すように、溝加工ツール11の円柱状ボディの先端を先細り状の円錐形とし、その先端を水平にカットして刃先12を形成している。なお、刃先先端の平らな面は、形成する溝を所定の幅にして電極間コンタクト用や電極分離用として確実に機能する溝を形成するとともに、溝加工の際の溝底面への面接触によって加工中のMo電極層が損傷することを抑制するためである。
As a grooving tool used in the mechanical scribing method, a tool having a cylindrical body with a tapered tip and a blade tip as disclosed in
また、この溝加工ツールはスクライブ装置のスクライブヘッドに取り付けられ、テーブル上に載置した太陽電池基板の表面に対して、押しつけながら移動させることにより上記した溝を加工している。 Moreover, this groove processing tool is attached to the scribe head of the scribing device, and processes the above-mentioned groove by moving it while pressing against the surface of the solar cell substrate placed on the table.
図6は一般的なスクライブ装置を説明するための斜視図である。スクライブ装置Aは、送り機構(図示外)によりY方向に移動可能で、かつ、水平面内で回転可能なテーブル13を備えており、テーブル13は実質的に太陽電池基板Wの保持手段を形成する。テーブル13を挟んで設けてある両側の支持柱14、14と、X方向に延びるガイドバー15とで構成される門型のブリッジ16は、テーブル13上を跨ぐようにして設けられている。溝加工ツール11を取り付けるためのスクライブヘッド17は、ガイドバー15に形成したガイド18に沿って移動可能に取り付けられ、モータ19の回転によりX方向に移動できるようにしてある。
FIG. 6 is a perspective view for explaining a general scribing apparatus. The scribing apparatus A includes a table 13 that can be moved in the Y direction by a feed mechanism (not shown) and that can rotate in a horizontal plane. The table 13 substantially forms a holding means for the solar cell substrate W. . A gate-
スクライブヘッド17の下部にはホルダ20が設けられ、このホルダ20に溝加工ツール11が取り付けられている。ホルダ20は流体シリンダ21によって溝加工ツール11と共に昇降できるように形成されている。さらに、テーブル13の上方にはカメラ22、22が配置されており、カメラ22、22で撮影された画像はモニタ23、23に表示される。
A
テーブル13上に載置した太陽電池基板Wを溝加工ツール11でスクライブする際には、溝加工ツール11の刃先が太陽電池基板Wのスクライブ予定ライン上に正確に配置されていなければならない。そのため、太陽電池基板Wの表面には位置を特定するためのアライメントマークが設けられており、このアライメントマークをカメラ22、22によって撮像することにより、太陽電池基板Wの位置を確認して調整している。具体的には、カメラ22、22の撮像により特定されたアライメントマークの位置に基づいて、太陽電池基板W表面の載置時の位置ずれを検出し、テーブル13を移動または回転させて位置ずれを修正するようにしている。
When scribing the solar cell substrate W placed on the table 13 with the
しかし、この従来方法では、太陽電池基板の僅かな位置ずれであっても、これを調整するためにはテーブルの駆動機構を動作させてテーブルを移動または回転させなければならず、調整操作が大変面倒であるとともに時間を要していた。また、ミクロン単位で行う微細な調整は非常に困難なものとなっていた。
そこで本発明は、簡単な操作で太陽電池基板のスクライブ予定ラインと溝加工ツールの刃先との相対的な位置ずれを微調整することができる溝加工ツールと、この溝加工ツールを取り付けたスクライブ装置を提供することを目的とする。
However, in this conventional method, even if the solar cell substrate is slightly displaced, the table driving mechanism must be operated to move or rotate to adjust this, and the adjustment operation is very difficult. It was bothersome and time consuming. Further, fine adjustment performed in units of microns has been very difficult.
Therefore, the present invention provides a grooving tool capable of finely adjusting the relative positional deviation between the scribe line of the solar cell substrate and the cutting edge of the grooving tool by a simple operation, and a scribe device to which the grooving tool is attached. The purpose is to provide.
上記課題を解決するためになされた本発明の集積型薄膜太陽電池用の溝加工ツールは、外周面の一部がホルダへの取付部を形成する断面真円形の円柱状ボディと、当該ボディの先端部に形成された先細り状の円錐部と、当該円錐部の先端に形成された刃先とからなり、前記刃先は円柱状ボディの軸心に対して偏心した位置に形成されている構成とした。
また、本発明の溝加工ツールは、前記円柱状ボディに、刃先の偏心方向を示すマークが表示され、前記円柱状ボディの上端面もしくは外周面に、溝加工ツールを円柱状ボディの軸心周りに回動させるための工具が係合する回動操作部が設けられている構成とすることができる。
上記溝加工ツールは、スクライブ装置に組み込まれているスクライブヘッドのホルダに対して、前記円柱状ボディの軸心の周りで回動調整できるように取り付けて使用される。
A groove processing tool for an integrated thin film solar cell according to the present invention, which has been made to solve the above-described problems, includes a cylindrical body having a perfectly circular cross section in which a part of the outer peripheral surface forms a mounting portion to a holder, Consists of a tapered cone portion formed at the tip portion and a blade edge formed at the tip of the cone portion, and the blade tip is formed at a position eccentric with respect to the axis of the cylindrical body. .
In the grooving tool of the present invention, a mark indicating the eccentric direction of the cutting edge is displayed on the cylindrical body, and the grooving tool is placed around the axis of the cylindrical body on the upper end surface or the outer peripheral surface of the cylindrical body. It can be set as the structure by which the rotation operation part with which the tool for rotating is engaged is provided.
The grooving tool is used by being attached to a holder of a scribe head incorporated in a scribe device so as to be rotatable around the axis of the cylindrical body.
本発明によれば、円柱状ボディの先端に設けられる刃先が、円柱状ボディの軸心に対して偏心した位置に形成されているので、太陽電池基板を載置したテーブルの駆動機構を動作させて移動または回転させるといった煩雑な操作を行うことなく、溝加工ツールを回動させるだけの簡単な操作で容易に刃先の位置を微調整することができる。しかも、軸心に対して偏心した方向がマークによって把握できるので、目視では確認が困難な数μm程度の偏心であっても偏心方向を確認しながら取り付けることができる。 According to the present invention, since the cutting edge provided at the tip of the cylindrical body is formed at a position eccentric with respect to the axis of the cylindrical body, the driving mechanism of the table on which the solar cell substrate is placed is operated. The position of the cutting edge can be finely adjusted easily by a simple operation of simply rotating the grooving tool without performing a complicated operation of moving or rotating the tool. In addition, since the direction decentered with respect to the shaft center can be grasped by the mark, even if the eccentricity is about several μm, which is difficult to confirm visually, it can be attached while confirming the eccentric direction.
以下において本発明の詳細を、その実施の形態を示す図面に基づいて詳細に説明する。
図1は本発明に係る溝加工ツール1を示す斜視図であり、図2は溝加工ツールをスクライブヘッドのホルダに取り付けた状態を示す斜視図である。溝加工ツール1は、鋼材や超硬合金などの工具特性に優れた材料で作製される。
Hereinafter, details of the present invention will be described in detail with reference to the drawings illustrating embodiments thereof.
FIG. 1 is a perspective view showing a
溝加工ツール1は、断面真円形の円柱状ボディ2と、当該ボディ2の先端部に形成された先細り状の円錐部3と、この円錐部3の頂部に形成された刃先4とから構成される。刃先4は、円柱状ボディ2の軸心Xに対して偏心した位置に形成されている。その偏心量Lは、10〜100μmの範囲内であって、特に20〜50μmが好ましい。また、円柱状ボディ2の直径は1.0〜5.0mmとするのがよい。
なお、刃先4は、円錐部3の先端を尖った状態のままで形成してもよいが、図1(b)に示すように、その先端部をカットして平らな面に形成するのが好ましい。また、この刃先先端部の平らな面の幅は、15〜50μmが好ましい。
The
The
円柱状ボディ2の中間部分の周面は後述するホルダ9に取り付けるための実質的な取付部2aを形成している。また、円柱状ボディ2の上端面には、円柱状ボディ2の軸心Xに対する刃先4の偏心方向を示すマーク5と、ドライバ等の回動工具が係合する溝などの回動操作部6が設けられている。この回動操作部6は、図1に示したマイナスドライバが係合するマイナス溝の他、プラスドライバが係合するプラス溝に形成することができる。また、円柱状ボディ2の周面の一部を平らにカットしてレンチ等で掴んで回動できるようにすることも可能である。
The peripheral surface of the intermediate portion of the
さらに、溝加工ツール1は、図2に示すように、スクライブ装置のスクライブヘッド7に流体シリンダなどの昇降機構8によって昇降可能に組み付けられたホルダ9に取り付けられる。ホルダ9は、溝加工ツール1の円柱状ボディ2を上下に貫通させるための取付孔9aを備え、この取付孔9aに溝加工ツール1が回動可能に挿入され、セットビス10により固定されている。これにより、セットビス10を緩めることによって溝加工ツール1をその軸心X(図1参照)の周りで回動調整できるようにしている。
なお、スクライブ装置の構成は、前述した図6に示すスクライブ装置Aと同様であるため、詳細な説明は省略する。
Further, as shown in FIG. 2, the
The configuration of the scribing apparatus is the same as that of the scribing apparatus A shown in FIG.
図3は、図1に示す刃先4の偏心位置とこれに対応するマーク5の位置を対称的に示すものであって、図の下段には平面における刃先4の偏心位置を示し、上段には刃先4の各偏心位置に対応するマーク5の位置を示す。これにより、上方からマークを見ることにより、刃先がどの位置にあるのかを容易に判別することができるようになっている。
FIG. 3 shows the eccentric position of the
上述した溝加工ツール1を用いてスクライブ加工を行う場合、まず太陽電池基板Wのスクライブ予定ラインが溝加工ツール1の直下になるように位置決めを行う。具体的には、図6に基づいて前述したように、太陽電池基板Wの表面に設けたアライメントマークをカメラ22で撮像することにより、太陽電池基板Wの現在位置をまず確認する。この際、位置ずれの程度が軽微で溝加工ツール1の回動によって修正可能な範囲内にある場合は、手動で溝加工ツール1を回動させて調整することができる。これにより、太陽電池基板Wを載置したテーブル13の駆動機構を動作させて移動・回転させるといった煩雑な操作を行うことなく、溝加工ツールを回動させるだけの簡単な操作で微調整することが可能となる。
When scribing is performed using the
また本発明では、図7に示すように、複数の、例えば二つの溝加工ツール1、1を加工すべき溝間隔に合わせて1つのスクライブヘッド7’に取り付けて同時に複数の溝を加工する場合に、各溝加工ツール1、1の刃先間隔の微調整を容易に行うことができ、例えば、溝加工ツール1を交換した場合の刃先位置の微調整を容易に行うことができる。
In the present invention, as shown in FIG. 7, a plurality of, for example, two
以上、本発明の代表的な実施例について説明したが、本発明は必ずしも上記の実施例構造のみに特定されるものでなく、本発明の目的を達成し、請求の範囲を逸脱しない範囲内で適宜修正、変更することが可能である。 As mentioned above, although the typical Example of this invention was described, this invention is not necessarily specified only by said Example structure, In the range which achieves the objective of this invention and does not deviate from a claim. It is possible to modify and change as appropriate.
本発明は、カルコパイライト化合物やテルル化カドミウムなどの化合物系半導体膜を用いた集積型薄膜太陽電池の製造に用いられる溝加工ツール並びにこの溝加工ツールを取り付けたスクライブ装置に適用することができる。 The present invention can be applied to a grooving tool used for manufacturing an integrated thin film solar cell using a compound semiconductor film such as a chalcopyrite compound or cadmium telluride, and a scribe device equipped with the grooving tool.
A スクライブ装置
W 太陽電池基板
X 円柱状ボディの軸心
1 溝加工ツール
2 円柱状ボディ
2a 取付部
3 円錐部
4 刃先
5 マーク
6 回動操作部
7 スクライブヘッド
9 ホルダ
A scribe device W solar cell substrate X axis of
Claims (5)
外周面の一部がホルダへの取付部を形成する断面真円形の円柱状ボディと、当該ボディの先端部に形成された先細り状の円錐部と、当該円錐部の先端に形成された刃先とからなり、
前記刃先は円柱状ボディの軸心に対して偏心した位置に形成されている溝加工ツール。 A groove processing tool for forming a groove by peeling a thin film of a thin film solar cell substrate,
A cylindrical body having a perfectly circular cross section in which a part of the outer peripheral surface forms an attachment to the holder, a tapered cone formed at the tip of the body, and a cutting edge formed at the tip of the cone Consists of
A grooving tool in which the cutting edge is formed at a position eccentric with respect to an axis of a cylindrical body.
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2013
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