JP5390901B2 - Thin film solar cell manufacturing apparatus and thin film solar cell manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、基板に薄膜を形成する薄膜形成部と、当該薄膜にレーザ光を照射するレーザ発振器とを備えた薄膜太陽電池の製造装置と、このような薄膜太陽電池の製造装置を用いた薄膜太陽電池の製造方法に関する。 The present invention relates to a thin-film solar cell manufacturing apparatus including a thin-film forming unit that forms a thin film on a substrate, a laser oscillator that irradiates the thin film with laser light, and a thin film using such a thin-film solar cell manufacturing apparatus. The present invention relates to a method for manufacturing a solar cell.
基板と、基板上に形成された薄膜とを有する薄膜太陽電池の製造工程では、レーザ光を用いた薄膜加工装置が幅広く利用されている(例えば、特許文献1参照)。このようにレーザ光を用いて薄膜を加工すると(レーザ加工を行うと)、基板にダメージを与えることなく高精度に加工することができる。また、ビーム走査ユニットを使うことで、従来のパターン工程(いわゆるPEP工程)を行うことなく、フレキシブルなパターン形成を、薬液を使わず行うことができ、環境への負荷を小さく抑えることができる。このため、薄膜太陽電池の製造工程において、レーザ光を用いて薄膜を加工することは非常に有効な生産ツールとして使われるようになっている。 In a manufacturing process of a thin film solar cell having a substrate and a thin film formed on the substrate, a thin film processing apparatus using laser light is widely used (for example, see Patent Document 1). When a thin film is processed using laser light in this way (when laser processing is performed), it can be processed with high accuracy without damaging the substrate. Further, by using the beam scanning unit, a flexible pattern can be formed without using a chemical solution without performing a conventional pattern process (so-called PEP process), and the load on the environment can be kept small. For this reason, in the manufacturing process of a thin film solar cell, processing a thin film using a laser beam is used as a very effective production tool.
通常、金属膜や透明電極膜を形成する際にはスパッタリング法を用いることが多く、他方、アモルファスシリコン膜やポリシリコン膜を形成する際にはプラズマCVD法を用いることが多い。これらの成膜方法では、基板全体を密封チャンバに入れて成膜するのであるが、成膜された薄膜をレーザ加工する際には大気中で行っている。このため、真空引き→薄膜形成→大気開放→レーザ加工→真空引き→薄膜形成→大気開放→レーザ加工…、という工程を行う必要がある。 Usually, a sputtering method is often used when forming a metal film or a transparent electrode film, while a plasma CVD method is often used when forming an amorphous silicon film or a polysilicon film. In these film forming methods, the entire substrate is placed in a sealed chamber to form a film, but when the formed thin film is laser processed, it is performed in the atmosphere. For this reason, it is necessary to perform the steps of vacuum drawing → thin film formation → opening to the atmosphere → laser processing → evacuation → thin film formation → opening to the air → laser processing.
しかしながら、薄膜太陽電池の大型化や低コスト化に伴い、薄膜太陽電池の製造工程全体のスループットの向上が問題となっている。そして、上述のように、真空引き→薄膜形成→大気開放→レーザ加工→真空引き→薄膜形成→大気開放→レーザ加工…、という工程を行うことは(真空引きと大気開放を繰り返すことは)、スループットが低下する大きな要因となってしまっている。 However, with an increase in the size and cost of thin film solar cells, there is a problem of improving the throughput of the entire thin film solar cell manufacturing process. And, as described above, performing vacuum drawing → thin film formation → atmospheric release → laser processing → evacuation → thin film formation → atmospheric release → laser processing, etc. (repeating vacuuming and atmospheric release) This has become a major factor in reducing throughput.
本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、薄膜太陽電池を製造する際のスループットを向上させ、ひいては、薄膜太陽電池の製造コストを低減することができる薄膜太陽電池の製造装置および薄膜太陽電池の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of such points, and improves the throughput when manufacturing a thin-film solar cell, and thus can reduce the manufacturing cost of the thin-film solar cell. An object is to provide a device and a method for manufacturing a thin film solar cell.
本発明による薄膜太陽電池の製造装置は、
基板を保持する保持部と、
前記基板の少なくとも一方の面を取り囲む密閉チャンバと、
前記密閉チャンバに連結され、該密閉チャンバ内を真空状態にする吸引部と、
真空状態になった前記密閉チャンバ内で、前記基板の一方の面に薄膜を形成する薄膜形成部と、
前記密閉チャンバ内に位置する前記基板の一方の面に形成された前記薄膜に、レーザ光を照射するレーザ発振器と、
を備えている。
An apparatus for manufacturing a thin-film solar cell according to the present invention includes:
A holding unit for holding the substrate;
A sealed chamber surrounding at least one side of the substrate;
A suction unit connected to the sealed chamber and creating a vacuum in the sealed chamber;
A thin film forming section for forming a thin film on one surface of the substrate in the sealed chamber in a vacuum state;
A laser oscillator for irradiating the thin film formed on one surface of the substrate located in the sealed chamber with laser light;
It has.
本発明による薄膜太陽電池の製造装置は、
前記密閉チャンバ内に設けられ、前記レーザ発振器から照射されるレーザ光を案内するファイバと、
前記ファイバに連結され、該ファイバで案内されたレーザ光を照射する加工光学系と、
前記加工光学系に連結され、該加工光学系を移動させる光学系移動部と、をさらに備えてもよい。
An apparatus for manufacturing a thin-film solar cell according to the present invention includes:
A fiber that is provided in the sealed chamber and guides laser light emitted from the laser oscillator;
A processing optical system connected to the fiber and irradiating a laser beam guided by the fiber;
An optical system moving unit that is connected to the processing optical system and moves the processing optical system may be further included.
本発明による薄膜太陽電池の製造装置において、
前記密閉チャンバは、前記保持部と該保持部によって保持された基板を取り囲むとともに、前記レーザ発振器から照射されるレーザ光が透過可能な透過窓を有してもよい。
In the thin-film solar cell manufacturing apparatus according to the present invention,
The sealed chamber may include a transmission window that surrounds the holding unit and the substrate held by the holding unit and is capable of transmitting laser light emitted from the laser oscillator.
本発明による薄膜太陽電池の製造装置は、
前記保持部に設けられ、該保持部を移動させる移動機構をさらに備え、
前記移動機構が、前記密閉チャンバ内に配置されてもよい。
An apparatus for manufacturing a thin-film solar cell according to the present invention includes:
A moving mechanism that is provided in the holding unit and moves the holding unit;
The moving mechanism may be disposed in the sealed chamber.
本発明による薄膜太陽電池の製造装置は、
前記密閉チャンバに設けられ、該密閉チャンバを移動させる移動機構をさらに備えてもよい。
An apparatus for manufacturing a thin-film solar cell according to the present invention includes:
You may further provide the moving mechanism which is provided in the said sealed chamber and moves this sealed chamber.
本発明による薄膜太陽電池の製造装置において、
前記密閉チャンバは、前記保持部としても機能して、前記基板の一方の面を保持するとともに該一方の面を取り囲み、
前記レーザ発振器は、前記基板を透過する波長のレーザ光を該基板の他方の面側から前記薄膜に入射させ、該薄膜を加工してもよい。
In the thin-film solar cell manufacturing apparatus according to the present invention,
The sealed chamber also functions as the holding portion, holds one surface of the substrate and surrounds the one surface,
The laser oscillator may process the thin film by causing a laser beam having a wavelength that passes through the substrate to enter the thin film from the other surface side of the substrate.
本発明による薄膜太陽電池の製造方法は、
保持部によって基板を保持する工程と、
吸引部によって、前記基板の少なくとも一方の面を取り囲んだ密閉チャンバ内を真空状態にする工程と、
薄膜形成部によって、真空状態になった前記密閉チャンバ内で前記基板の一方の面に薄膜を形成する工程と、
レーザ発振器によって、前記密閉チャンバ内に位置する前記基板の一方の面に形成された前記薄膜にレーザ光を照射する工程と、
を備えている。
The method for producing a thin-film solar cell according to the present invention comprises:
A step of holding the substrate by the holding unit;
Vacuuming the inside of the sealed chamber surrounding at least one surface of the substrate by a suction unit;
Forming a thin film on one surface of the substrate in the sealed chamber in a vacuum state by a thin film forming unit;
Irradiating a laser beam to the thin film formed on one surface of the substrate located in the sealed chamber by a laser oscillator;
It has.
本発明によれば、真空状態にある密閉チャンバ内に位置する基板の一方の面に形成された薄膜に、レーザ光を照射することができる。このため、薄膜太陽電池を製造する際のスループットを向上させ、ひいては、薄膜太陽電池の製造コストを低減することができる。 According to the present invention, it is possible to irradiate a thin film formed on one surface of a substrate located in a sealed chamber in a vacuum state with laser light. For this reason, the throughput at the time of manufacturing a thin film solar cell can be improved, and consequently the manufacturing cost of the thin film solar cell can be reduced.
第1の実施の形態
以下、本発明に係る薄膜太陽電池の製造装置および薄膜太陽電池の製造方法の第1の実施の形態について、図面を参照して説明する。ここで、図1乃至図6は本発明の第1の実施の形態を示す図である。
First Embodiment Hereinafter, a first embodiment of a thin-film solar cell manufacturing apparatus and a thin-film solar cell manufacturing method according to the present invention will be described with reference to the drawings. Here, FIG. 1 thru | or FIG. 6 is a figure which shows the 1st Embodiment of this invention.
図1に示すように、薄膜太陽電池の製造装置は、ガラス基板などからなる基板91を保持する保持部11,21,31と、保持部11,21,31と当該保持部11,21,31によって保持された基板91を取り囲むとともに、基板91の両面(上面と下面)を取り囲んで密閉状態を維持することができる密閉チャンバ50と、密閉チャンバ50に連結され当該密閉チャンバ50内を真空状態にする吸引ポンプ(吸引部)55と、を備えている。
As shown in FIG. 1, the thin-film solar cell manufacturing apparatus includes
また、図1に示すように、密閉チャンバ50内であって、保持部11,21,31によって保持された基板91の下方には、真空状態になった密閉チャンバ50内で、基板91の下面に薄膜92を形成する薄膜形成部13,23,33が設けられている。この薄膜形成部13,23,33は、透明電極膜を形成する電極膜形成部13と、透明電極膜にシリコン膜を重ねて形成するシリコン膜形成部23と、シリコン膜に金属膜を重ねて形成する金属膜形成部33とを有している。なお、薄膜形成部13,23,33は、スパッタリング法やプラズマCVD法などによって薄膜92を形成するように構成されている。
Further, as shown in FIG. 1, in the sealed
また、図1に示すように、密閉チャンバ50は、下方チャンバ51と、下方チャンバ51上に載置される上方チャンバ52と、下方チャンバ51と上方チャンバ52との間に設けられ、Oリングなどからなる密封部材54とを有している。
As shown in FIG. 1, the
また、薄膜太陽電池の製造装置は、密閉チャンバ50内に位置する基板91の下面に形成された透明電極膜にレーザ光Lを照射する第一レーザ照射装置と、透明電極膜の下面に形成されたシリコン膜にレーザ光Lを照射する第二レーザ照射装置と、シリコン膜の下面に形成された金属膜にレーザ光Lを照射する第三レーザ照射装置とを有している。
The thin-film solar cell manufacturing apparatus is formed on the lower surface of the transparent electrode film and the first laser irradiation device that irradiates the transparent electrode film formed on the lower surface of the
そして、第一レーザ照射装置は、図1に示すように、レーザ光Lを照射する第一レーザ発振器40aと、第一レーザ発振器40aに連結されて当該第一レーザ発振器40aから照射されるレーザ光Lを案内する外部ファイバ44aと、上方チャンバ52に設けられて外部ファイバ44aが連結されるポート53aと、ポート53aに連結されて外部ファイバ44aで案内されたレーザ光Lを案内する内部ファイバ44a’と、内部ファイバ44a’に連結されて当該内部ファイバ44a’で案内されたレーザ光Lを薄膜92に照射する第一加工光学系41aと、を有している。また、同様に、第二レーザ照射装置は、第二レーザ発振器40bと、外部ファイバ44bと、ポート53bと、内部ファイバ44b’と、第二加工光学系41bとを有し、第三レーザ照射装置は、第三レーザ発振器40cと、外部ファイバ44cと、ポート53cと、内部ファイバ44c’と、第二加工光学系41cとを有している。
As shown in FIG. 1, the first laser irradiation apparatus includes a
また、図1に示すように、第一加工光学系41aには、当該第一加工光学系41aを水平方向で移動させる光学系移動部45aが連結されている。なお、この光学系移動部45aは、図2に示すように、密閉チャンバ50内に配置されるとともに、X方向(水平方向のうちの一方向)に延びたX方向ガイド45axと、Y方向(水平方向のうち一方向に直交する方向)に延びたY方向ガイド45ayと、第一加工光学系41aを移動させるモータなどからなる光学系駆動部(図示せず)とを有している。また、同様に、第二加工光学系41bには、当該第二加工光学系41bを水平方向で移動させる光学系移動部45bが連結され、当該光学系移動部45bが、X方向ガイド45bxと、Y方向ガイド45byと、光学系駆動部(図示せず)とを有し、第三加工光学系41cには、当該第三加工光学系41cを水平方向で移動させる光学系移動部45cが連結され、当該光学系移動部45cが、X方向ガイド45cxと、Y方向ガイド45cyと、光学系駆動部(図示せず)とを有している。
As shown in FIG. 1, the first processing
ところで、真空環境中で光学系移動部45a,45b,45cを動作させる場合には、光学系駆動部の放熱不足による温度上昇の問題や、X方向ガイド45ax,45bx,45cxおよびY方向ガイド45ay,45by,45cyに塗られる潤滑グリスによる発塵の問題が発生しやすい。このため、本実施の形態では、光学系駆動部としては真空環境で動作する特殊モータを用い、潤滑グリスには真空雰囲気での発塵が非常に少ない真空専用グリスを用いている。また、スパッタリング法やプラズマCVD法で成膜する場合には、基板91を数百℃に加熱することが多いため、加工光学系41a,41b,41cや光学系移動部45a,45b,45cとしては、輻射熱による温度上昇に耐えられる材料からなるものを用いている。
By the way, when the optical
次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について述べる。 Next, the operation of the present embodiment having such a configuration will be described.
まず、保持部11によって基板91が保持される(図2参照)。このとき、上方チャンバ52が下方チャンバ51と離隔した上方位置に位置づけられており、上方チャンバ52と下方チャンバ51との間から基板91が挿入されることとなる(図1参照)。
First, the
次に、上方チャンバ52が下方チャンバ51に当接した下方位置に位置づけられる(図1参照)。なお、上方チャンバ52と下方チャンバ51との間に密封部材54が設けられていることから、上方チャンバ52と下方チャンバ51との間が密封されることとなる。
Next, the
次に、吸引ポンプ55によって密閉チャンバ50内の気体が吸引されて排出され、密閉チャンバ50内が真空状態にされる(図1参照)。
Next, the gas in the sealed
次に、電極膜形成部13によって、真空状態になった密閉チャンバ50内で基板91の下面に透明電極膜が形成される(図1参照)。
Next, a transparent electrode film is formed on the lower surface of the
次に、第一レーザ発振器40aからレーザ光Lが照射される(図1参照)。このレーザ光Lは、外部ファイバ44a、ポート53aおよび内部ファイバ44a’を順次経て、第一加工光学系41aから真空状態になった密閉チャンバ50内に位置する透明電極膜に向かって照射される。
Next, the laser beam L is emitted from the
このとき、光学系移動部45aによって第一加工光学系41aが水平方向で移動される。このため、透明電極膜が部分的に除去されて当該透明電極膜に所定のパターンからなる加工線が形成される。なお、第一加工光学系41aから照射されるレーザ光Lは、基板91を透過する波長からなっている。
At this time, the first processing
次に、基板移動部(図示せず)によって、基板91に透明電極膜の形成された被加工基板90がシリコン膜形成部23の上方に位置する保持部21まで移動され、当該保持部21よって保持される(図2の矢印(1)、参照)。このとき、被加工基板90は、透明電極膜(薄膜92)が下方に位置し、基板91が上方に位置する状態で保持されている(図1参照)。ところで、本願の被加工基板90は、基板91と、基板91に設けられた薄膜(透明電極膜、シリコン膜、金属膜など)92とを有するものを意味している。
Next, the substrate moving portion (not shown) moves the
次に、シリコン膜形成部23によって、真空状態になった密閉チャンバ50内で透明電極膜の下面にシリコン膜が形成される(図1参照)。
Next, a silicon film is formed on the lower surface of the transparent electrode film in the sealed
次に、第二レーザ発振器40bからレーザ光Lが照射される(図1参照)。このレーザ光Lは、外部ファイバ44b、ポート53bおよび内部ファイバ44b’を順次経て、第二加工光学系41bから真空状態になった密閉チャンバ50内に位置するシリコン膜に向かって照射される。
Next, the laser beam L is emitted from the
このとき、光学系移動部45bによって第二加工光学系41bが水平方向で移動される。このため、シリコン膜が部分的に除去されて当該シリコン膜に所定のパターンからなる加工線が形成される。なお、第二加工光学系41bから照射されるレーザ光Lは、基板91および透明電極膜を透過する波長からなっている。
At this time, the second processing
次に、基板移動部(図示せず)によって、基板91にシリコン膜と透明電極膜の形成された被加工基板90が金属膜形成部33の上方に位置する保持部31まで移動され、当該保持部31よって保持される(図2の矢印(2)、参照)。このとき、被加工基板90は、下方から順に、シリコン膜、透明電極膜、基板91が位置する状態で保持されている。
Next, the substrate moving unit (not shown) moves the
次に、金属膜形成部33によって、真空状態になった密閉チャンバ50内でシリコン膜の下面に金属膜が形成される(図1参照)。
Next, a metal film is formed on the lower surface of the silicon film in the sealed
次に、第三レーザ発振器40cからレーザ光Lが照射される(図1参照)。このレーザ光Lは、外部ファイバ44c、ポート53cおよび内部ファイバ44c’を順次経て、第三加工光学系41cから真空状態になった密閉チャンバ50内に位置する金属膜に向かって照射される。
Next, the laser beam L is emitted from the
このとき、光学系移動部45cによって第三加工光学系41cが水平方向で移動される。このため、金属膜がシリコン膜と一緒に部分的に除去されて当該金属膜に所定のパターンからなる加工線が形成される。なお、第三加工光学系41cから照射されるレーザ光Lは、基板91および透明電極膜を透過する波長からなっている。
At this time, the third processing
上述のようにして、所定のパターンが施された透明電極膜、シリコン膜および金属膜が形成されると、被加工基板90は密閉チャンバ50から取り出される。
As described above, when the transparent electrode film, the silicon film, and the metal film having a predetermined pattern are formed, the
上述のように、本実施の形態では、真空状態になった密閉チャンバ50内で、透明電極膜の形成、透明電極膜のレーザ光Lによる加工、シリコン膜の形成、シリコン膜のレーザ光Lによる加工、金属膜の形成、金属膜のレーザ光Lによる加工、が連続して行われる。このため、透明電極膜、シリコン膜および金属膜をレーザ光Lで加工する際に真空状態を破る必要がない。
As described above, in the present embodiment, the transparent electrode film is formed, the transparent electrode film is processed by the laser light L, the silicon film is formed, and the silicon film is irradiated by the laser light L in the sealed
この結果、従来技術によれば、真空引き→薄膜形成→大気開放→レーザ加工→真空引き→薄膜形成→大気開放→レーザ加工→薄膜形成→大気開放→レーザ加工、という工程を経る必要があるところ、真空引き→薄膜形成→レーザ加工→薄膜形成→レーザ加工→薄膜形成→レーザ加工、という工程に短縮することができる。従って、本実施の形態によれば、薄膜太陽電池を製造する際のスループットを向上させ、ひいては、薄膜太陽電池の製造コストを低減することができる。 As a result, according to the prior art, it is necessary to go through the steps of vacuum drawing → thin film formation → atmospheric release → laser processing → evacuation → thin film formation → atmospheric release → laser processing → thin film formation → atmospheric release → laser processing. , Vacuum drawing → thin film formation → laser processing → thin film formation → laser processing → thin film formation → laser processing. Therefore, according to this Embodiment, the throughput at the time of manufacturing a thin film solar cell can be improved, and the manufacturing cost of a thin film solar cell can be reduced by extension.
また、本実施の形態では、ファイバ44a,44b,44c,44a’,44b’,44c’を用いているので、以下のような効果を奏することができる。すなわち、レーザ光Lが空間伝播することがなくなるので、埃や塵といった伝播空間の清浄度の影響を受けにくくすることができる。また、反射ミラーや集光レンズといった光学系の光軸を合わせる調整作業が必要なくなる。さらに、温度変化や振動といった環境外乱に対してレーザ光Lが影響を受けにくくすることができる。
In the present embodiment, since the
なお、密閉チャンバ50内に、基板91をストックする準備基板ストック部70と、処理の終了した被加工基板90(金属膜に加工線が形成された被加工基板90)をストックする終了基板ストック部71を設けてもよい。
In addition, the preparation
このような準備基板ストック部70を設けることによって、透明電極膜の形成された基板91が保持部11から取り除かれた段階で、真空を破壊することなく次の基板91を保持部11上に載置することができ、よりスループットを向上させることができるようになる。また、終了基板ストック部71を設けることによって、処理の終了した被加工基板90をひとまず終了基板ストック部71にストックすることができ、真空を破壊することなく連続して新しい基板91や別の被加工基板90への処理を続けることができ、よりスループットを向上させることができるようになる。
By providing such a prepared
ところで、本実施の形態では、薄膜形成部が、透明電極膜を形成する電極膜形成部13と、透明電極膜にシリコン膜を重ねて形成するシリコン膜形成部23と、シリコン膜に金属膜を重ねて形成する金属膜形成部33とを有している態様を用いて説明したが、これに限られることはない。例えば、薄膜形成部が、シリコン膜形成部23と金属膜形成部33のみを有する態様であってもよく、この場合には、薄膜太陽電池の製造装置では、最初から、基板91と、基板91に設けられた透明電極膜とを有する被加工基板90を用いて処理を開始することとなる。
By the way, in the present embodiment, the thin film forming part includes an electrode
変形例1
なお、上記では、加工光学系41a,41b,41cを被加工基板90に対して相対的に移動させる態様として、光学系移動部45a,45b,45cによって加工光学系41a,41b,41cを水平方向で移動させる態様を用いて説明したが、これに限られることはない。例えば、図3に示すように、Y方向に延びたY方向ガイド45yが3つの保持部11,21,31の上方に亘って延在し、保持部11の下方に、当該保持部11をX方向に移行させるXステージ46axが設けられ、保持部21の下方に、当該保持部21をX方向に移行させるXステージ46bxが設けられ、保持部31の下方に、当該保持部31をX方向に移行させるXステージ46cxが設けられてもよい。
In the above, as a mode in which the processing
変形例2
また、上記では、保持部11,21,31によって保持された被加工基板90に対して薄膜92が形成されるとともに、レーザ光Lが照射されて形成された薄膜92が加工される態様を用いて説明したが、これに限られることはない。
Moreover, in the above, the
変形例2−1
例えば図4に示すように、薄膜形成部13,23,33によって薄膜92が形成される場所と、レーザ光Lによって薄膜92が加工される場所は異なっていてもよく、より具体的には、以下のような工程を経て、薄膜太陽電池を製造してもよい。
Modification 2-1
For example, as shown in FIG. 4, the place where the
すなわち、真空状態になった密閉チャンバ50内で、まず、保持部11によって基板91が保持されて、電極膜形成部13によって基板91の下面に透明電極膜が形成される。次に、被加工基板90が保持部16まで移動されて保持され(図4の矢印(1)、参照)、透明電極膜が第一レーザ発振器40aからのレーザ光Lによって加工される。次に、被加工基板90が保持部21まで移動されて保持され(図4の矢印(2)、参照)、シリコン膜形成部23によって透明電極膜の下面にシリコン膜が形成される。次に、被加工基板90が保持部26まで移動されて保持され(図4の矢印(3)、参照)、シリコン膜が第二レーザ発振器40bからのレーザ光Lによって加工される。次に、被加工基板90が保持部31まで移動されて保持され(図4の矢印(4)、参照)、金属膜形成部33によってシリコン膜の下面に金属膜が形成される。次に、被加工基板90が保持部36まで移動されて保持され(図4の矢印(5)、参照)、金属膜が第三レーザ発振器40cからのレーザ光Lによって加工される。
That is, in the sealed
変形例2−2
また、例えば図5に示すように、電極膜形成部13、シリコン膜形成部23および金属膜形成部33が、順次、保持部11によって保持された基板91または被加工基板90の下方に移動し、これら電極膜形成部13、シリコン膜形成部23および金属膜形成部33の各々によって薄膜92が形成されてもよい。より具体的には、以下のような工程を経て、薄膜太陽電池を製造してもよい。
Modification 2-2
For example, as shown in FIG. 5, the electrode
真空状態になった密閉チャンバ50内で、まず、保持部11によって基板91が保持されて、電極膜形成部13によって透明電極膜が形成される。次に、透明電極膜にレーザ発振器からのレーザ光Lが照射されて当該透明電極膜が加工される。次に、電極膜形成部13が被加工基板90の下方から退くとともに(図5の矢印(1)、参照)、シリコン膜形成部23が被加工基板90の下方に位置づけられる(図5の矢印(2)、参照)。その後、シリコン膜形成部23によって透明電極膜の下面にシリコン膜が形成される。次に、シリコン膜にレーザ発振器からのレーザ光Lが照射されて当該シリコン膜が加工される。次に、シリコン膜形成部23が被加工基板90の下方から退くとともに(図5の矢印(3)、参照)、金属膜形成部33が被加工基板90の下方に位置づけらる(図5の矢印(4)、参照)。その後、金属膜形成部33によってシリコン膜の下面に金属膜が形成される。次に、金属膜にレーザ発振器からのレーザ光Lが照射されて当該金属膜が加工される。その後、金属膜形成部33が被加工基板90の下方から退くとともに(図5の矢印(5)、参照)、電極膜形成部13が初期位置に位置づけられる(図5の矢印(6)、参照)。
In the sealed
変形例2−3
また、例えば図6に示すように、密閉チャンバ50が、基板91が搬入されるとともに被加工基板90が搬出される基板搬入搬出部80を有するとともに、当該密閉チャンバ50内に電極膜形成部13、シリコン膜形成部23、金属膜形成部33および加工光学系41が設けられる態様を用いてもよい。より具体的には、以下のような工程を経て、薄膜太陽電池を製造してもよい。
Modification 2-3
Further, for example, as shown in FIG. 6, the sealed
まず、基板搬入搬出部80から密閉チャンバ50内に基板91が搬入される(図6の矢印(1a)、参照)。次に、当該基板91が保持部11まで移動されて保持され(図6の矢印(2a)、参照)、電極膜形成部13によって基板91の下面に透明電極膜が形成される。次に、基板91に透明電極膜が形成された被加工基板90が保持部16まで移動されて保持され(図6の矢印(2b)(5a)、参照)、透明電極膜がレーザ発振器からのレーザ光Lによって加工される。次に、被加工基板90が保持部21まで移動されて保持され(図6の矢印(5b)(3a)、参照)、シリコン膜形成部23によって透明電極膜の下面にシリコン膜が形成される。次に、再び、被加工基板90が保持部16まで移動されて保持され(図6の矢印(3b)(5a)、参照)、シリコン膜がレーザ発振器からのレーザ光Lによって加工される。次に、被加工基板90が保持部31まで移動されて保持され(図6の矢印(5b)(4a)、参照)、金属膜形成部33によってシリコン膜の下面に金属膜が形成される。次に、再び、被加工基板90が保持部16まで移動されて保持され(図6の矢印(4b)(5a)、参照)、金属膜がレーザ発振器からのレーザ光Lによって加工される。最後に、被加工基板90は、基板搬入搬出部80まで移動されて(図6の矢印(5b)(1b)、参照)、当該基板搬入搬出部80から搬出される。
First, the
ところで、上述したいずれの変形例でも、被加工基板90を製造する段階で、真空引き→薄膜形成→大気開放→レーザ加工→真空引き→薄膜形成→大気開放→レーザ加工→薄膜形成→大気開放→レーザ加工、という工程(従来の工程)ではなく、真空引き→薄膜形成→レーザ加工→薄膜形成→レーザ加工→薄膜形成→レーザ加工、という工程を用いることができる。このため、薄膜太陽電池を製造する際のスループットを向上させ、ひいては、薄膜太陽電池の製造コストを低減することができる。
By the way, in any of the above-described modifications, at the stage of manufacturing the
また、上述した変形例1,2−1,2−3においても、密閉チャンバ50内に基板91をストックする準備基板ストック部と被加工基板90をストックする終了基板ストック部を設けてもよい。このような準備基板ストック部を設けることによって、透明電極膜の形成された基板91が保持部11から取り除かれた段階で、真空を破壊することなく次の基板91を保持部11上に載置することができ、また、終了基板ストック部を設けることによって、真空を破壊することなく連続して新しい基板91や別の被加工基板90への処理を続けることができる。このため、よりスループットを向上させることができるようになる。
Also in the above-described modified examples 1, 2-1, and 2-3, a closed substrate stock section for stocking the
なお、本実施の形態では、基板91の下面に薄膜92が形成される態様を用いて説明したが、これに限られることはなく、基板91の上面に薄膜92が形成される態様を用いてもよい(被加工基板90が、下方から順に、基板91、透明電極膜、シリコン膜、金属膜が位置する状態で保持される態様を用いてもよい)。
Note that in this embodiment mode, the mode in which the
第2の実施の形態
次に、図7により、本発明の第2の実施の形態について説明する。図1乃至図6に示す第1の実施の形態は、密閉チャンバ50内に、レーザ発振器40a,40b,40cから照射されるレーザ光Lを案内するファイバ44a,44b,44cが設けられ、ファイバ44a,44b,44cに当該ファイバ44a,44b,44cで案内されたレーザ光Lを照射する加工光学系41a,41b,41cが連結され、加工光学系41a,41b,41cに当該加工光学系41a,41b,41cを移動させる光学系移動部45a,45b,45cが連結された態様を用いたものであった。
Second Embodiment Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the first embodiment shown in FIGS. 1 to 6,
これに対して、図7に示す第2の実施の形態は、密閉チャンバ50の上方チャンバ52に、レーザ発振器40a,40b,40cから照射されるレーザ光Lが透過可能な透過窓59が設けられているものである。また、保持部11には、密閉チャンバ50内に配置され、当該保持部11を水平方向に移動させることによって被加工基板90に対するレーザ光Lの位置を相対的に移動させる基板移動機構(移動機構)46aが設けられており、同様に、保持部21に基板移動機構46bが設けられ、保持部31に基板移動機構46cが設けられているものである。
On the other hand, in the second embodiment shown in FIG. 7, a
なお、第一レーザ発振器40aと透過窓59との間の光路には、レーザ光Lを反射する反射ミラー48aと、反射ミラー48aで反射されたレーザ光Lを薄膜92に集光させる集光レンズ49aが設けられ、同様に、第二レーザ発振器40bと透過窓59との間の光路には、反射ミラー48bと集光レンズ49bが設けられ、第三レーザ発振器40cと透過窓59との間の光路には、反射ミラー48cと集光レンズ49cが設けられている。
In the optical path between the
その他の構成は、図1乃至図6に示す第1の実施の形態と略同一である。また、図7に示す第2の実施の形態において、図1乃至図6に示す第1の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。 Other configurations are substantially the same as those of the first embodiment shown in FIGS. Further, in the second embodiment shown in FIG. 7, the same parts as those in the first embodiment shown in FIGS.
本実施の形態によっても、被加工基板90を製造する段階で、真空引き→薄膜形成→大気開放→レーザ加工→真空引き→薄膜形成→大気開放→レーザ加工→薄膜形成→大気開放→レーザ加工、という工程(従来の工程)ではなく、真空引き→薄膜形成→レーザ加工→薄膜形成→レーザ加工→薄膜形成→レーザ加工、という工程を用いることができる。このため、薄膜太陽電池を製造する際のスループットを向上させ、ひいては、薄膜太陽電池の製造コストを低減することができる。
Also according to this embodiment, at the stage of manufacturing the
また、本実施の形態においても、密閉チャンバ50内に基板91をストックする準備基板ストック部と被加工基板90をストックする終了基板ストック部を設けてもよい。このような準備基板ストック部を設けることによって、透明電極膜の形成された基板91が保持部11から取り除かれた段階で、真空を破壊することなく次の基板91を保持部11上に載置することができ、また、終了基板ストック部を設けることによって、真空を破壊することなく連続して新しい基板91や別の被加工基板90への処理を続けることができる。このため、よりスループットを向上させることができるようになる。
Also in the present embodiment, a preparation substrate stock portion for stocking the
第3の実施の形態
次に、図8により、本発明の第3の実施の形態について説明する。図7に示す第2の実施の形態は、保持部11,21,31に当該保持部11,21,31を移動させる基板移動機構46a,46b,46cが設けられており、当該基板移動機構46a,46b,46cが密閉チャンバ50内に配置されているものである。これに対して、図8に示す第3の実施の形態は、密閉チャンバ50の下面に、当該密閉チャンバ50を水平方向に移動させる基板移動機構46a,46b,46cが設けられているものであり、密閉チャンバ50を水平方向に移動させることによって被加工基板90に対するレーザ光Lの位置を相対的に移動させるものである。その他の構成は、図7に示す第2の実施の形態と略同一である。
Third Embodiment Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the second embodiment shown in FIG. 7,
図8に示す第3の実施の形態において、図7に示す第2の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。 In the third embodiment shown in FIG. 8, the same parts as those of the second embodiment shown in FIG.
本実施の形態によっても、やはり、被加工基板90を製造する段階で、真空引き→薄膜形成→大気開放→レーザ加工→真空引き→薄膜形成→大気開放→レーザ加工→薄膜形成→大気開放→レーザ加工、という工程(従来の工程)ではなく、真空引き→薄膜形成→レーザ加工→薄膜形成→レーザ加工→薄膜形成→レーザ加工、という工程を用いることができる。このため、薄膜太陽電池を製造する際のスループットを向上させ、ひいては、薄膜太陽電池の製造コストを低減することができる。
Also according to the present embodiment, in the stage of manufacturing the
また、本実施の形態においても、密閉チャンバ50内に基板91をストックする準備基板ストック部と被加工基板90をストックする終了基板ストック部を設けてもよい。このような準備基板ストック部を設けることによって、透明電極膜の形成された基板91が保持部11から取り除かれた段階で、真空を破壊することなく次の基板91を保持部11上に載置することができ、また、終了基板ストック部を設けることによって、真空を破壊することなく連続して新しい基板91や別の被加工基板90への処理を続けることができる。このため、よりスループットを向上させることができるようになる。
Also in the present embodiment, a preparation substrate stock portion for stocking the
第4の実施の形態
次に、図9により、本発明の第4の実施の形態について説明する。図8に示す第3の実施の形態は、密閉チャンバ50が、保持部11,21,31と保持部11,21,31によって保持された基板91を囲むとともに、レーザ発振器40a,40b,40cから照射されるレーザ光Lが透過可能な透過窓59を有しているものであった。これに対して、図9に示す第4の実施の形態は、下方チャンバ(密閉チャンバ)51が、基板91の下面に当接するとともに当該下面の中央部を取り囲むものである。なお、下方チャンバ51の基板91の下面に当接する位置にはOリングなどからなる密封部材54’が配置されており、当該密封部材54’によって下方チャンバ51と基板91の下面との間が密着されることとなる。その他の構成は、図8に示す第3の実施の形態と略同一である。なお、本実施の形態では、下方チャンバ51が保持部としても機能している。
Fourth Embodiment Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the third embodiment shown in FIG. 8, the sealed
図9に示す第4の実施の形態において、図8に示す第3の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。 In the fourth embodiment shown in FIG. 9, the same parts as those of the third embodiment shown in FIG.
本実施の形態によっても、やはり、被加工基板90を製造する段階で、真空引き→薄膜形成→大気開放→レーザ加工→真空引き→薄膜形成→大気開放→レーザ加工→薄膜形成→大気開放→レーザ加工、という工程(従来の工程)ではなく、真空引き→薄膜形成→レーザ加工→薄膜形成→レーザ加工→薄膜形成→レーザ加工、という工程を用いることができる。このため、薄膜太陽電池を製造する際のスループットを向上させ、ひいては、薄膜太陽電池の製造コストを低減することができる。
Also according to the present embodiment, in the stage of manufacturing the
また。本実施の形態によれば、密封チャンバの大きさを小さくすることができ、薄膜太陽電池の製造装置を小型化することができる。 Also. According to the present embodiment, the size of the sealed chamber can be reduced, and the thin-film solar cell manufacturing apparatus can be reduced in size.
なお、本実施の形態においては、第1の実施の形態と同様、レーザ発振器40a,40b,40cに、ファイバが設けられ、当該ファイバにファイバで案内されたレーザ光を照射する加工光学系が連結され、当該加工光学系に加工光学系を移動させる光学系移動部が連結された態様を用いてもよい。
In the present embodiment, as in the first embodiment, the
また、本実施の形態では、第1の実施の形態の変形例2−2で示したように、電極膜形成部13、シリコン膜形成部23および金属膜形成部33が、順次、下方チャンバ(保持部)51によって保持された基板91または被加工基板90の下方に移動し、これら電極膜形成部13、シリコン膜形成部23および金属膜形成部33の各々によって薄膜92が形成される態様を用いることが、装置構成を簡便にすることができる点で好ましい。
In the present embodiment, as shown in Modification 2-2 of the first embodiment, the electrode
11 保持部
13 電極膜形成部(薄膜形成部)
16 保持部
21 保持部
23 シリコン膜形成部(薄膜形成部)
26 保持部
31 保持部
33 金属膜形成部(薄膜形成部)
36 保持部
40a,40b,40c レーザ発振器
41a,41b,41c 加工光学系
44a,44b,44c ファイバ
45a,45b,45c 光学系移動部
46a,46b,46c 基板移動機構(移動機構)
50 密閉チャンバ
51 下方チャンバ
52 上方チャンバ
54,54’ 密封部材
55 吸引ポンプ(吸引部)
59 透過窓
90 被加工基板
91 基板
92 薄膜
L レーザ光
16
26 holding
36
50
59
Claims (1)
前記基板の少なくとも一方の面を取り囲む密閉チャンバと、
前記密閉チャンバに連結され、該密閉チャンバ内を真空状態にする吸引部と、
真空状態になった前記密閉チャンバ内で、前記基板の一方の面に薄膜を形成する薄膜形成部と、
前記密閉チャンバ内に位置する前記基板の一方の面に形成された前記薄膜に、レーザ光を照射するレーザ発振器と、
前記密閉チャンバ内に設けられ、前記レーザ発振器から照射されるレーザ光を案内するファイバと、
前記密閉チャンバ内に設けられるとともに前記ファイバに連結され、該ファイバで案内されたレーザ光を照射する加工光学系と、
前記密閉チャンバ内に設けられるとともに前記加工光学系に連結され、該加工光学系を移動させる光学系移動部と、
を備え、
前記ファイバ、前記加工光学系および前記光学系移動部は、前記薄膜形成部が設けられた前記密閉チャンバ内に配置されていることを特徴とする薄膜太陽電池の製造装置。 A holding unit for holding the substrate;
A sealed chamber surrounding at least one side of the substrate;
A suction unit connected to the sealed chamber and creating a vacuum in the sealed chamber;
A thin film forming section for forming a thin film on one surface of the substrate in the sealed chamber in a vacuum state;
A laser oscillator for irradiating the thin film formed on one surface of the substrate located in the sealed chamber with laser light ;
A fiber that is provided in the sealed chamber and guides laser light emitted from the laser oscillator;
A processing optical system that is provided in the sealed chamber and connected to the fiber, and irradiates a laser beam guided by the fiber;
An optical system moving unit provided in the sealed chamber and coupled to the processing optical system to move the processing optical system;
With
The fiber, the processing optical system, and the optical system moving unit are arranged in the sealed chamber in which the thin film forming unit is provided .
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