JP4370186B2 - Thin film solar cell manufacturing system - Google Patents
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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、特にクリーンルームの構成に関する。 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 a clean room configuration.
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。この各製膜後にレーザー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。
この太陽電池の製造工程に類似してガラス基板上に薄膜を形成する製造方法に液晶用TFT製造に代表される工程が確立しつつある。この液晶用TFT製造や一般的な半導体の薄膜形性においては、その歩留まり向上のためにクラス1000以下、局所的にはクラス100以下のクリーンルーム内で製造が行われている。このようなクリーンルームでは、設備コストと、大流量のHEPA循環流を作り出すためにランニングコストが高い。
Similar to the manufacturing process of this solar cell, a process represented by TFT manufacturing for liquid crystal is being established in a manufacturing method for forming a thin film on a glass substrate. In this TFT manufacturing for liquid crystal and general semiconductor thin film formability, manufacturing is performed in a clean room of class 1000 or lower, and locally class 100 or lower for improving the yield. In such a clean room, the equipment cost and the running cost are high in order to create a high flow HEPA circulation flow.
薄膜太陽電池の製造には、膜内に取り込まれる雰囲気の浮遊塵の量を、ある基準レベルより少なくすることで、欠陥や内部短絡などの著しい発電能力低下を抑制することができる。そのため、このような従来の半導体工場のような高清浄度は不要である。したがって清浄度を落とせばコストを抑えることができるが、望ましい清浄度の基準が確立されていない。したがって、太陽電池の品質や歩留りを落とさず、かつ、コストを抑える技術開発が望まれている。 In the manufacture of thin film solar cells, by reducing the amount of suspended dust in the atmosphere taken into the film below a certain reference level, it is possible to suppress a significant decrease in power generation capability such as defects and internal short circuits. Therefore, such a high cleanliness as in the conventional semiconductor factory is unnecessary. Therefore, if the cleanliness is lowered, the cost can be reduced, but a desirable cleanliness standard has not been established. Therefore, there is a demand for technology development that does not reduce the quality and yield of solar cells and that reduces costs.
本発明においては、上記事情に鑑み、太陽電池の品質を確保しつつ、設置コストとランニングコストを下げることができる薄膜太陽電池製造用クリーンルーム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 clean room for manufacturing a thin-film solar cell that can reduce the installation cost and the running cost while ensuring the quality of the solar cell.
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、1m角を超える大きさの基板を搬送する基板搬送路上に複数の工程機器を設け、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薄膜太陽電池製造システムにおいて、前記複数の工程機器のうち、一部がクリーンルーム内に設置されるとともに他は該クリーンルーム外の一般雰囲気に設置され、前記工程機器として、前記クリーンルーム外に透明電極製造装置が設置され、該透明電極製造装置の下流には、前記クリーンルーム内に、基板洗浄装置、レーザエッチング装置、プラズマCVD装置、スパッタリングまたはイオンプレーティング装置、発電検査装置、およびこれらへの基板搬入搬出を行う基板搬送器、基板を一時保管する基板カセットやバッファー、ならびにこれらに付随する検査装置が設置され、さらにこれらの下流の工程機器は、前記クリーンルーム外に設置され、前記クリーンルーム内の清浄度は、クラス10万で設計され、前記クリーンルーム内には、前記基板カセットを前記クリーンルーム内で搬送するための天井クレーンが設けられ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.
According to the first aspect of the present invention, a plurality of process devices are provided on a substrate transport path for transporting a substrate having a size exceeding 1 m square, and a thin film is formed on the substrate through these process devices. In the thin film solar cell manufacturing system, a part of the plurality of process devices is installed in a clean room and the other is installed in a general atmosphere outside the clean room. As the process device, a transparent electrode is manufactured outside the clean room. An apparatus is installed, and downstream of the transparent electrode manufacturing apparatus, in the clean room, there are a substrate cleaning apparatus, a laser etching apparatus, a plasma CVD apparatus, a sputtering or ion plating apparatus, a power generation inspection apparatus, and a substrate loading / unloading apparatus. Substrate transporter, substrate cassette and buffer for temporary storage of substrates, and their accompanying In addition, the downstream process equipment is installed outside the clean room, the cleanliness in the clean room is designed with a class of 100,000, and the substrate cassette is placed in the clean room in the clean room. It is characterized in that an overhead crane is provided for transporting inside .
この発明においては、清浄度を必要とする機器のみクリーンルーム内に設置し、それ以外は一般雰囲気に設置する。
この発明においては、クリーンルームに設置する工程機器を、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する。これにより高価なクリーンルームの設置面積を最小限に縮小することができる。
透明電極製造装置は一般に常圧型熱CVD装置を使用するために、この装置の基板搬出部分からはパーティクルが出やすい為、クリーンルームを汚染しないように外に設置する。
本発明においては、クリーンルームをクラス10万として設計することで、太陽電池の品質を十分に確保しつつ、コストが抑えられる。
ここで、クラス10万とは、0.3μm以上の浮遊物が10万個/ft 3 以下であることを意味する。
必要に応じて工程機器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を設けることにより、装置の稼働状況によるタクトタイム差を吸収したり、工程内基板処理内容を変更したロットへの対応を容易にする。また1m角を越える大型基板の質量は10kgを越え、この基板を10枚以上収納する基板カセットは基板収納時に100kg超となるが、天井クレーンにより容易に運搬可能である。また天井クレーンは大型の製膜装置などの重量物の部品を取り外し・取付けするメンテナンス時にも使用可能であり、メンテナンス効率を著しく向上させる。
In the present invention, only devices that require cleanliness are installed in a clean room, and other devices are installed in a general atmosphere .
In the present invention, the process equipment installed in the clean room is limited to an apparatus in which yield reduction due to dust adhering to the substrate film surface is a problem and the front and rear apparatuses. Thereby, the installation area of an expensive clean room can be reduced to the minimum.
Since the transparent electrode manufacturing apparatus generally uses an atmospheric pressure type thermal CVD apparatus, particles are likely to be emitted from the substrate carry-out portion of this apparatus, so that the clean room is installed outside so as not to contaminate the clean room.
In the present invention, by designing the clean room as a class 100,000, the cost can be suppressed while sufficiently ensuring the quality of the solar cell.
Here, the class 100,000 means that there are 100,000 / ft 3 or less suspended matter of 0.3 μm or more .
By installing a substrate cassette that allows insertion and removal of substrates at the entrance and exit of process equipment as needed, it is possible to absorb differences in tact time due to the operating status of the equipment and to respond to lots with changed substrate processing contents in the process make it easier. Moreover, the mass of a large substrate exceeding 1 m square exceeds 10 kg, and a substrate cassette for storing 10 or more substrates exceeds 100 kg when the substrate is stored, but it can be easily transported by an overhead crane. In addition, overhead cranes can be used for maintenance when removing and installing heavy components such as large film-forming equipment, which significantly improves maintenance efficiency.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の薄膜太陽電池製造システムにおいて、前記クリーンルームと一般雰囲気との間の隔壁に設けられた隙間窓を通して前記基板の搬入・搬出を行うことを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the thin-film solar cell manufacturing system according to the first aspect, the substrate is carried in / out through a gap window provided in a partition wall between the clean room and a general atmosphere. And
隙間を通してクリーンルーム内外に基板を搬送することで、クリーンルームの清浄度は確保される。By transferring the substrate into and out of the clean room through the gap, the cleanliness of the clean room is ensured.
請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の薄膜太陽電池製造システムにおいて、前記隔壁に設けられた隙間窓の大きさは、幅が前記基板幅の+20%以内、高さが前記基板の水平支持時のたわみ量を含めた高さの+500%以内であることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the thin film solar cell manufacturing system according to the first or second aspect, the size of the gap window provided in the partition is within + 20% of the width of the substrate, and the height is It is within + 500% of the height including the amount of deflection when the substrate is horizontally supported.
本発明においては、隙間窓を基板搬送に支障がない範囲で最小に抑えることにより、一般雰囲気からの塵埃の流入を抑制して、クリーンルームの清浄度を確保する。 In the present invention, the clearance window is suppressed to a minimum within a range that does not hinder the substrate conveyance, thereby suppressing the inflow of dust from the general atmosphere and ensuring the cleanliness of the clean room.
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、前記クリーンルームの一般雰囲気に対する差圧が0より大きく20Pa以下であることを特徴とする。
According to a fourth aspect of the invention, the thin-film solar cell manufacturing system according to any one of
この発明においては、クリーンルームと一般雰囲気との差圧によって、一般雰囲気からクリーンルームへの塵埃の流入が抑えられる。 In the present invention, the inflow of dust from the general atmosphere to the clean room is suppressed by the differential pressure between the clean room and the general atmosphere.
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、前記プラズマCVD装置が、基板搬送路の折り返し位置に設けられていることを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the thin-film solar cell manufacturing system according to any one of the first to fourth aspects, the plasma CVD apparatus is provided at a folding position of the substrate transport path.
プラズマCVD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出して洗浄するメンテナンスが必要である。この発明においては、クリーンルームの端部にプラズマCVD装置が位置するから、装置周囲のスペースを有効に利用することで、メンテナンスが容易となり、また、基板サイズの大型化でプラズマCVD装置が大型化しても、基板の出入り口を同じ側に設けることができるから、生産状況の監視が容易となる。 The plasma CVD apparatus requires maintenance to periodically open the film forming chamber, take out the internal film forming unit, and clean it. In the present invention, since the plasma CVD apparatus is located at the end of the clean room, the space around the apparatus can be effectively used to facilitate maintenance, and the plasma CVD apparatus can be enlarged by increasing the substrate size. However, since the entrance / exit of the substrate can be provided on the same side, the production status can be easily monitored.
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、前記クリーンルーム内に設置された工程機器のうち、更に高い清浄度を必要とする工程機器には、清浄度を高めるクリーンブースが前記工程機器の出入り口に設けられていることを特徴とする。
Invention of
本発明においては、プラズマCVD装置のような更に清浄度を必要とするものは、局所的にクリーンブースを設けることによって、例えばクラス1000以下の清浄度を容易に得ることができる。 In the present invention, a device requiring further cleanliness, such as a plasma CVD apparatus, can easily obtain a cleanliness of class 1000 or less, for example, by providing a clean booth locally.
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、前記クリーンルーム内に設置された工程機器のうち、前記天井クレーンを必要とする工程機器が、クリーンルーム内の特定領域にまとめられて配置されていることを特徴とする。
The invention described in claim 7 is the thin-film solar cell manufacturing system according to any one of
基板の差し込み・抜き出しが必要となる個所は、特にプラズマCVD装置を中心とした領域に限られる。したがって、例えばプラズマCVD装置が基板搬送路の折り返し位置に設けられていれば、基板カセットを必要とする機器がU字状にまとまって配置されるため、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の可動領域を一個所にまとめることができる。例えば、プラズマCVD装置がクリーンルームの右端に位置していれば、クリーンルームの右側にのみ天井クレーンの可動領域を設ければよい。 The place where the substrate needs to be inserted / extracted is limited to a region centered around the plasma CVD apparatus. Therefore, for example, if the plasma CVD apparatus is provided at the folding position of the substrate transport path, the devices that require the substrate cassette are arranged in a U-shape, so that the substrate transport path is along a straight line. Compared to, the movable area of the overhead crane can be combined in one place. For example, if the plasma CVD apparatus is located at the right end of the clean room, the movable region of the overhead crane may be provided only on the right side of the clean room.
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、前記基板の搬送パスライン高さは、1m±0.2mであることを特徴とする。
The invention according to
パスラインのこの高さは、大型基板のハンドリングが最も容易な高さであり、作業員の無駄な動作が抑えられる。したがって、余分な塵埃の発生と歩留まり低下を抑制する。 This height of the pass line is the height at which handling of a large-sized substrate is easiest, and wasteful operations of workers are suppressed. Therefore, generation | occurrence | production of excess dust and a yield fall are suppressed.
請求項9に記載の発明は、請求項1から8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、前記基板を各工程機器間で搬送する基板搬送器が設けられ、該基板搬送器は、材質が高密度ポリエチレンによる搬送ローラを備えていることを特徴とする。
The invention according to
高密度ポリエチレン(UPE)による搬送ローラは、一般の半導体工場で使用されているテフロン(登録商標)製のものより低価格で発塵が少ない。搬送ローラは総使用個数が非常に多いことから、材料費の低コスト化は機器コストへ大きく影響する。 Conveying rollers made of high-density polyethylene (UPE) are less expensive and less dusty than those made of Teflon (registered trademark) used in general semiconductor factories. Since the total number of transport rollers used is very large, the reduction in material cost greatly affects the equipment cost.
請求項10に記載の発明は、請求項1から9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、前記クリーンルーム内に前記工程機器として基板洗浄器が設けられ、該基板洗浄器出口には前記搬送ローラで発生する静電気を取り除く静電気除去装置が設けられていることを特徴とする。 A tenth aspect of the present invention is the thin-film solar cell manufacturing system according to any one of the first to ninth aspects, wherein a substrate cleaner is provided as the process equipment in the clean room, and the substrate cleaner has an outlet at the outlet. It is characterized in that a static eliminator is provided to remove static electricity generated by the transport roller.
基板洗浄器出口では、基板が時としてUPEローラによる摩擦により静電気が発生し、ゴミ類が基板に強固に付着する可能性がある。本発明では当該個所に静電気除去装置が設けられていることで、基板へのゴミ付着を防止する。 At the exit of the substrate cleaner, static electricity may be generated due to the friction of the substrate sometimes by the UPE roller, and dust may adhere firmly to the substrate. In the present invention, the static electricity removing device is provided at the location, thereby preventing dust from adhering to the substrate.
本発明においては以下の効果を得ることができる。
クリーンルームと一般雰囲気とが隔てられ、隙間窓により基板を搬送する。さらにクリーンルームの清浄度を太陽電池製造に適したクラス10万で設計し、クリーンルームに設置する装置を限定し、他の装置を一般雰囲気に設置する。これによって、クリーンルームの面積を最小に縮小して、この設備コストとランニングコストを大幅に低減し、太陽電池の品質を確保可能とすることができる。
In the present invention, the following effects can be obtained.
The clean room is separated from the general atmosphere, and the substrate is transferred by a gap window. Furthermore, the cleanliness of the clean room is designed with a class 100,000 suitable for solar cell production, the devices installed in the clean room are limited, and other devices are installed in a general atmosphere. As a result, the area of the clean room can be reduced to the minimum, the facility cost and the running cost can be greatly reduced, and the quality of the solar cell can be ensured.
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 electrodes
(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アモルファスシリコン太陽電池をはじめとする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。
一般雰囲気31において基板搬入装置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、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によってクリーンルーム30内へ搬送され、レーザエッチング装置7に搬入される。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して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位置と少し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によって更にエッチング位置をずらして短冊状に裏面電極およびアモルファスシリコン膜がエッチングされ、モジュール周囲の絶縁エッチングも行なわれる。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によって一般雰囲気32へ搬送され、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 thin-film solar cells including amorphous silicon solar cells through such a manufacturing process provides a plurality of process devices in series on the substrate transport path, and forms a thin film on the substrate through these process devices. A thin film solar cell panel is used. FIG. 1 shows a layout of each process device particularly suitable for processing a large substrate exceeding 1 m. 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.
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、基板バッファ装置46,47,48、ならびにこれら機器に付随する検査装置(図では発電検査装置18)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装置を用いるため、こ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内へ搬送される。
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余剰付着膜などを洗浄除去する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、1m角を越える大型基板を処理する大型の装置においても、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。
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たわみを含めた基板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いる。これは塵がクリーンルーム30に流入しないように、後述するクリーンルーム30の差圧管理によって生じているものである。
なお、隙間窓33の開口を、基板搬送を阻害しないようにしたカーテン状のもので覆った状態にし、塵の流入をさらに抑えるようにしてもよい。
The partition walls of the
FIG. 3 shows a perspective view of the
The size of the
In the figure, the back right side of the drawing is the inside of the
Note that the opening of the
搬送ローラ36の材質としては、UPE(高密度ポリエチレン)が用いられる。各材質を比較検討した結果を図4に示した。一般的な半導体製造工場においては耐薬品性と耐熱性等を考慮してテフロン(登録商標)が多く用いられるが、太陽電池製造工程では耐薬品性を考慮する必要がないため、低価格で発塵の少ないUPEを採用した。但し、基板洗浄器8,15の出口では、基板に時としてUPEローラによって静電気が発生し、ゴミ類が基板に強固に付着する可能性がある。したがって、当該基板洗浄器8,15の出口には、静電気除去装置(イオナイザー)を併設する。
As the material of the transport roller 36, UPE (high density polyethylene) is used. FIG. 4 shows the result of comparative examination of each material. In general semiconductor manufacturing plants, Teflon (registered trademark) is often used in consideration of chemical resistance and heat resistance, but it is not necessary to consider chemical resistance in the solar cell manufacturing process. UPE with less dust was used. However, at the exits 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。透明電極製膜装置4とアモルファスシリコン膜製膜装置10および裏面電極製膜装置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、装置の稼働状況や定期検査用基板処理や基板処理停止期間などによるタクトタイム差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5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以上となる大型基板は質量が10kg以上となるため、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. 5 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、定期的に製膜室内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を行なったり、製膜室を開放して製膜ユニットを洗浄済のものと交換する洗浄メンテナンスを行なう必要がある。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により、パネル工程の処理時間のタイミングに差が生じた場合でも、処理基板を清浄度の高いクリーンルーム内に一時保管するので、モジュール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。
Further, the
アモルファスシリコン太陽電池をはじめとした薄膜太陽電池の製造には、膜内に取り込まれる雰囲気の浮遊塵の量を極少とすることは望ましいことではあるが、ある基準レベルより少なくすることで、欠陥や内部短絡や膜剥がれなどの著しい発電能力低下を抑制することができる。そのために必要なクリーンルム30の清浄度はクラス10万、ただしプラズマCVD装置入口ではクラス1000以下とすることでも問題なく性能と歩留りを確保できることが、各種の連続製膜処理試験結果から判明した。
クリーンルーム30は、清浄度はクラス10万で設計される。一般雰囲気との差圧を圧力ダンパーで0より大きく20Pa以下(好ましくは10Pa)に高く管理して、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ながら、クリーンルーム30内の循環空気の約10%を排気する。具体的な例としては、図6に示したように構成する。図においてクリーンルーム30の外側は一般雰囲気である。符号60は吸気装置、符号61は循環装置、符号62は圧力ダンパーである。吸気装置60は、プレフィルター63,ファン64,塩分除去フィルター65およびHEPAフィルター66を備え、一般雰囲気の空気を清浄化してクリーンルーム30に吸引する。循環装置61は、クリーンルーム30内の空気を吸引するファン67と、ファン67によって吸引された空気が再びクリーンルーム30内に排気される前に清浄化するHEPAフィルター68を備えている。圧力ダンパー62はディスク重量で簡単に差圧設定を可能とし、クリーンルーム30内の空気を外部に排気する。
For the manufacture of thin-film solar cells, including amorphous silicon solar cells, it is desirable to minimize the amount of airborne dust trapped in the film, but by reducing it below a certain reference level, defects and A significant decrease in power generation capability such as internal short circuit and film peeling can be suppressed. Therefore, it was found from the results of various continuous film-forming treatment tests that the cleanliness of the
The
アモルファスシリコン膜製膜装置(プラズマCVD装置)10は、発電性能を大きく左右するシリコン系薄膜を製膜するため、短絡欠陥や膜剥がれなどを抑制するためにクリーンルーム30内の他の機器よりも更に高い清浄度を必要とする。そのため、図7に示したように、装置出入り口にクラス1000以下の清浄度を実現するクリーンブース70を設置する。符号71はHEPAフィルターを備えたファンであり、クリーンルーム内の空気を吸い込み、ブース70内にさらに清浄度を高めた空気を供給する。クリーンブース70の下縁は、床面との間に50mm程度の隙間72が設けられており、この隙間72と、前面に設けられた基板出入口73とから空気Aが吹き出される。これにより、ローダ側においては基板製膜面の清浄度を確保し、アンローダ側においては装置内への塵の混入を防止する。
Since the amorphous silicon film forming apparatus (plasma CVD apparatus) 10 forms a silicon-based thin film that greatly affects the power generation performance, the amorphous silicon film forming apparatus (plasma CVD apparatus) 10 is further further than other devices in the
本実施形態においては、以上のように構成されていることから下記の効果を得ることができる。
クリーンルーム30の清浄度はクラス10万で設計され、一般の半導体製造工場のような高い清浄度を必要としないから、コストを抑えることができる。そして下記の理由から、実際の清浄度はクラス1000〜1万として管理可能となり、歩留り低下要因を余裕を持って抑制できるのである。
クリーンルーム30の隔壁に設けられた隙間窓33,34が十分に小さく、そしてクリーンルーム30内は圧力ダンパ62によって一般雰囲気よりも高く管理しながら、クリーンルーム30内循環空気の約10%が排気されている。したがってクリーンルーム30に一般雰囲気からの塵埃が入ることが防止されている。
また、アモルファスシリコン膜製膜装置10のように更に清浄度を必要とするものは、クリーンブース70を備えているため、クリーンルーム30全体としては高い清浄度は必要としない。
天井クレーン45を用いて基板カセット40を搬送させることにより、空気の乱れを起こさず、クリーンルーム30の清浄度低下を防止することができる。
また、基板搬送のパスライン高を、ハンドリングが容易な高さとしたことで、作業員の余計な動作が抑えられ、塵埃の発生を抑制できる。
基板を搬送する搬送ローラ36としてUPEを採用したことで、発塵を抑えることができる。また、基板洗浄器8,15出口に静電気除去装置を設けたことにより、UPEローラによる静電気を除去し、基板へのゴミ付着を防止し、歩留まりを向上させることができる。
In this embodiment, since it is configured as described above, the following effects can be obtained.
The cleanliness of the
The
Moreover, since the clean booth 70 is provided in the device that requires further cleanliness like the amorphous silicon
By transporting the
Moreover, since the height of the pass line for carrying the substrate is set to be easy to handle, unnecessary operations of workers can be suppressed, and generation of dust can be suppressed.
By employing UPE as the transport roller 36 for transporting the substrate, dust generation can be suppressed. Further, by providing the static electricity removing device at the exits of the
また、クリーンルーム30内に設置する機器を、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。したがってクリーンルーム30の面積を最小限に抑えることができ、設置コストおよびランニングコストを抑えることができる。例えば、クリーンルームを工場全体の40%とし、建設単価を一般雰囲気の1.5倍とした場合、全体をクリーンルームとするよりも設置コストを20%抑えることができる。
さらに、クリーンルーム30の清浄度は半導体工場より低いため、グレーチング床を利用したクリーンルーム全体でのダウンフローが不要となり、通常の低発塵床とすることができる。したがって大型基板対応のために重量物となった各工程の処理機器の設置が容易になるとともに、グレーチング床のように床面のレベルが変化しないのでそのレベル位置管理が容易となる。
In addition, the devices installed in the
Furthermore, since the cleanliness of the
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、太陽電池の品質を確保しつつ、設置コストとランニングコストを下げることができ、低コスト太陽電池製造に適した製造システムを供することができる。 As described above, according to the thin film solar cell manufacturing system of the present embodiment, the installation cost and the running cost can be reduced while ensuring the quality of the solar cell, and a manufacturing system suitable for low-cost solar cell manufacturing is provided. be able to.
なお、クリーンブース70を設ける機器はアモルファスシリコン膜製膜装置10に限らず、必要な他の機器に設けてもよいのはもちろんである。
It is to be noted that the apparatus providing the clean booth 70 is not limited to the amorphous silicon
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(常圧型熱CVD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
70 クリーンブース
DESCRIPTION OF
5
11
14
Claims (10)
前記複数の工程機器のうち、一部がクリーンルーム内に設置されるとともに他は該クリーンルーム外の一般雰囲気に設置され、
前記工程機器として、前記クリーンルーム外に透明電極製造装置が設置され、該透明電極製造装置の下流には、前記クリーンルーム内に、基板洗浄装置、レーザエッチング装置、プラズマCVD装置、スパッタリングまたはイオンプレーティング装置、発電検査装置、およびこれらへの基板搬入搬出を行う基板搬送器、基板を一時保管する基板カセットやバッファー、ならびにこれらに付随する検査装置が設置され、さらにこれらの下流の工程機器は、前記クリーンルーム外に設置され、
前記クリーンルーム内の清浄度は、クラス10万で設計され、
前記クリーンルーム内には、前記基板カセットを前記クリーンルーム内で搬送するための天井クレーンが設けられ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 plurality of process devices are provided on a substrate transport path for transporting a substrate having a size exceeding 1 m square, and a thin film is formed on the substrate through these process devices to form a thin film solar cell panel,
Among the plurality of process equipment, some are installed in a clean room and others are installed in a general atmosphere outside the clean room,
As the process equipment, a transparent electrode manufacturing apparatus is installed outside the clean room, and downstream of the transparent electrode manufacturing apparatus, a substrate cleaning apparatus, a laser etching apparatus, a plasma CVD apparatus, a sputtering or ion plating apparatus is installed in the clean room. , A power generation inspection device, a substrate transporter for carrying in and out of the substrate, a substrate cassette and a buffer for temporarily storing the substrate, and an inspection device associated therewith, and further downstream process equipment includes the clean room Installed outside,
The cleanliness in the clean room is designed with a class of 100,000,
A thin film solar cell manufacturing system , wherein an overhead crane for transporting the substrate cassette in the clean room is provided in the clean room .
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