(57)【要約】【課題】薄膜太陽電池のパネルに絶縁溝を形成するに際して、比較的安価に、かつ簡単な構成でガラス基板の損傷を抑えることができるツールを提供する。【解決手段】この絶縁溝加工ツールは、集積型薄膜太陽電池の基板上に形成された薄膜を除去して絶縁溝を形成するためのツールであって、ツール本体２２と、刃先部２４と、を備えている。刃先部２４は、ツール本体２２の先端部に設けられ、母材２８と、母材２８の表面の少なくとも一部にバインダ２９を介して電着されたダイヤモンド砥粒３０を含む刃先と、を有する。そして、ダイヤモンド砥粒３０はバインダ表面から３μｍ以上１２μｍ以下の範囲で突出している。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
集積型薄膜太陽電池の基板上に形成された薄膜を除去して絶縁溝を形成するための絶縁溝加工ツールであって、
ツール本体と、
前記ツール本体の先端部に設けられ、母材と、前記母材の表面の少なくとも一部にバインダを介して電着された砥粒を含む刃先と、を有する刃先部と、
を備え、
前記砥粒は前記バインダ表面から３μｍ以上１２μｍ以下の範囲で突出している、
薄膜太陽電池の絶縁溝加工ツール。
【請求項２】
前記刃先部の母材は、多角形に形成され、前記ツール本体に着脱自在であり、
前記刃先は前記母材の各頂点部分に設けられている、
請求項１に記載の薄膜太陽電池の絶縁溝加工ツール。
【請求項３】
前記刃先部の母材は、円形に形成され、前記ツール本体に着脱自在であり、
前記刃先は前記母材の外周面に設けられている、
請求項１に記載の薄膜太陽電池の絶縁溝加工ツール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、絶縁溝加工ツール、特に、集積型薄膜太陽電池の基板上に形成された薄膜を除去して絶縁溝を形成するための絶縁溝加工ツールに関する。
【背景技術】
【０００２】
薄膜太陽電池を製造する方法として、例えば特許文献１に示されるような方法が提供されている。この特許文献１に記載された製造方法では、ガラス等の基板上にＭｏ膜からなる下部電極膜が形成され、その後、下部電極膜が短冊状に分割される。次に、下部電極膜上にＣＩＧＳ膜等のカルコパイライト構造化合物半導体膜を含む化合物半導体膜が形成される。そしてさらに、これらの半導体膜の一部がストライプ状に除去されて短冊状に分割され、これらを覆うように上部電極膜が形成される。そして最後に、上部電極膜の一部がストライプ状に除去されて短冊状に分割される。
【０００３】
また、薄膜太陽電池のパネルの両端縁に絶縁溝を形成し、短絡等による不良品の発生を抑えるための装置が特許文献２に示されている。この特許文献２に示された装置は、パネルが載置されるテーブルと、テーブルを挟んでレーザヘッド及びニードルが対向して配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３３４９８号公報
【特許文献２】特開２００９−１８７９８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
薄膜太陽電池パネルに絶縁溝を形成するためには、ガラス基板の表面に形成されたＭｏ膜を剥離する必要がある。Ｍｏ膜は比較的硬度の高い材質であるために、Ｍｏ膜を確実に絶縁するためには加工工具を膜表面に対して強く押し付けて溝加工しなければならない。しかし、押し付け力を強くすると、ガラス基板が損傷するという問題がある。一方で、ガラス基板の損傷を抑えるために押し付け力を弱くすると、Ｍｏ膜の絶縁が確実に行えない。
【０００６】
そこで、特許文献２に示される装置では、レーザによって絶縁溝を形成している。また、ダイヤモンド砥石を回転させて、絶縁溝を形成することも行われている。
【０００７】
しかし、レーザによって絶縁溝を形成する場合は、装置が複雑で高価になってしまう。また、ダイヤモンド砥石によって絶縁溝を形成する場合は、粉塵が発生し、その処理を行う必要がある。また、ガラス基板の損傷を避けるためには、絶縁溝の深さを高精度に管理する必要があるが、ダイヤモンド砥石を用いたメカニカル方式では、溝深さを高精度に管理することは困難である。
【０００８】
本発明の課題は、薄膜太陽電池のパネルに絶縁溝を形成するに際して、比較的安価に、かつ簡単な構成でガラス基板の損傷を抑えることができるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に係る絶縁溝加工ツールは、集積型薄膜太陽電池の基板上に形成された薄膜を除去して絶縁溝を形成するためのツールであって、ツール本体と、刃先部と、を備えている。刃先部は、ツール本体の先端部に設けられ、母材と、母材の表面の少なくとも一部にバインダを介して電着された砥粒を含む刃先と、を有する。そして、砥粒はバインダ表面から３μｍ以上１２μｍ以下の範囲で突出している。
【００１０】
ここでは、砥粒を含む刃先を薄膜太陽電池表面に押し当てて、金属薄膜を含む基板上の薄膜を良好に剥離することができる。また、この刃先部は、砥粒のバインダからの突出量が３〜１２μｍに規制されている。このため、刃先部を薄膜太陽電池表面に強く押し当てても、バインダがストッパになり、砥粒によって基板が損傷されるのを抑えることができる。したがって、溝深さを管理するためにツールの高さ調整等をする必要がない。
【００１１】
請求項２に係る絶縁溝加工ツールは、請求項１のツールにおいて、刃先部の母材は、多角形に形成され、ツール本体に着脱自在である。そして、刃先は母材の各頂点部分に設けられている。
【００１２】
ここでは、１つの刃先が摩耗によって使用できなくなっても、刃先部（母材）をツール本体から取り外し、この刃先部の取付角度を変えることによって、他の頂点部に形成された刃先によって溝を形成することができる。このため、ツール寿命が長くなる。
【００１３】
請求項３に係る絶縁溝加工ツールは、請求項１のツールにおいて、刃先部の母材は、円形に形成され、ツール本体に着脱自在である。そして、刃先は母材の外周面に設けられている。
【００１４】
ここでは、刃先が摩耗によって使用できなくなっても、刃先部（母材）をツール本体から取り外し、刃先部の取付角度を変えることにより、薄膜に接触する刃先が変わることになる。この場合は、刃先が摩耗するたびに刃先部を回転させて使用することにより、同じツールを用いて長期にわたって絶縁溝を形成することができる。
【発明の効果】
【００１５】
以上のような本発明では、比較的安価でかつ簡単な構成で、ガラス基板の損傷を抑えつつ薄膜太陽電池のパネルに絶縁溝を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態が採用されたスクライブ装置の外観斜視図。
【図２】図１に示された装置のホルダ組立体の正面図。
【図３】ホルダ組立体の側面図。
【図４】絶縁溝加工ツールの刃先部先端を拡大した模式的断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の一実施形態による絶縁溝加工ツールを採用した集積型薄膜太陽電池用スクライブ装置の外観斜視図を図１に示す。
【００１８】
［スクライブ装置の全体構成］
この装置は、太陽電池基板Ｗが載置されるテーブル１と、スクライブヘッド２に設けられたホルダ組立体３と、それぞれ２つのカメラ４及びモニタ５と、を備えている。
【００１９】
テーブル１は水平面内において図１のＹ方向に移動可能である。また、テーブル１は水平面内で任意の角度に回転可能である。
【００２０】
スクライブヘッド２は、移動支持機構６によって、テーブル１の上方においてＸ，Ｙ方向に移動可能である。なお、Ｘ方向は、図１に示すように、水平面内でＹ方向に直交する方向である。移動支持機構６は、１対の支持柱７ａ，７ｂと、１対の支持柱７ａ，７ｂ間にわたって設けられたガイドバー８と、ガイドバー８に形成されたガイド９を駆動するモータ１０と、を有している。スクライブヘッド２は、ガイド９に沿って、前述のようにＸ方向に移動可能である。そして、このスクライブヘッド２には図示しないエアシリンダが設けられており、このエアシリンダによってホルダ組立体３はリニアガイドに沿って上下動が可能である。
【００２１】
２つのカメラ４はそれぞれ台座１２に固定されている。各台座１２は支持台１３に設けられたＸ方向に延びるガイド１４に沿って移動可能である。２つのカメラ４は上下動が可能であり、各カメラ４で撮影された画像が対応するモニタ５に表示される。ここで、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いる。このアライメントマークを２つのカメラ４で撮影することによって、アライメントマークの位置が特定される。そして、特定されたアライメントマークの位置に基づいて、テーブル１に載置された太陽電池基板Ｗの方向ズレが検出される。
【００２２】
［ホルダ組立体］
ホルダ組立体３は、スクライブヘッド２の一面に固定されており、スクライブヘッド２とともにＸ，Ｙ方向に移動可能であり、またスクライブヘッド２に対して上下方向に移動可能である。ホルダ組立体３を取り出して図２及び図３に示す。図２はホルダ組立体３の正面図、図３はその側面図である。
【００２３】
このホルダ組立体３は、スクライブヘッド２に固定されるホルダ１５と、ホルダ１５に保持された絶縁溝加工ツール１６と、固定プレート２６と、を備えている。
【００２４】
＜ホルダ＞
ホルダ１５は、プレート状の部材であって、スクライブヘッド２に取り付けられる第１主面１７と、逆側の第２主面１８と、を有している。また、ホルダ１５には、上下に２つの貫通孔１９が形成されている。これらの貫通孔１９を貫通する２本のボルト２０によって、ホルダ１５はスクライブヘッド２に固定される。また、ホルダ１５には、下方から上方に向けて所定長さの溝２１が形成されている。溝２１は、第２主面１８に形成されており、所定の深さを有する矩形形状である。また、この溝２１の上部にはストップ面２１ａが形成されている。このストップ面２１ａに絶縁溝加工ツール１６の上端面が当接している。これにより、絶縁溝加工ツール１６の上方への移動が規制されている。
【００２５】
＜絶縁溝加工ツール＞
絶縁溝加工ツール１６は、ホルダ１５の矩形溝２１に挿入され、また、前述のように、絶縁溝加工ツール１６の上端面が矩形溝２１のストップ面２１ａに当接している。絶縁溝加工ツール１６は、ツール本体２２と、刃先部２４と、から構成されている。
【００２６】
ツール本体２２は、ホルダ１５の矩形溝２１に対応して矩形に形成されている。ツール本体２２の下端部には、刃先部２４を装着するための装着部２２ａが設けられている。装着部２２ａは、ツール本体２２の下端部の一部を切削して形成されたものであり、装着部２２ａの上端面は装着姿勢規制面２２ｂとなっている。
【００２７】
刃先部２４はツール本体２２の装着部２２ａに固定ボルト２５によって固定されている。刃先部２４は所定の厚みを有し、図２に示すように、正面視で正六角形に形成されている。そして、刃先部２４の１つの外周面が装着部２２ａの装着姿勢規制面２２ｂに当接することによって、刃先部２４の回転が規制されている。このような構成により、刃先部２４は、６つの頂点部のそれぞれが下方を向くように６つの姿勢を取り得る。
【００２８】
図４に、刃先部２４の頂点部を拡大し、模式的に示す。６つの頂点部においては、それぞれ所定の範囲にわたってダイヤモンド砥粒が電着されている。詳細には、刃先部２４は、母材２８と、母材２８にバインダ２９を介して電着されたダイヤモンド砥粒３０と、を有している。このような刃先部２４では、バインダ２９とダイヤモンド砥粒３０とによって刃先が構成されている。
【００２９】
この実施形態では、母材２８として、鉄、ステンレスを用いるのが好ましい。また、バインダ２９としては、ニッケル、クロム、銅等を用いるのが好ましい。また、ダイヤモンド砥粒３０の粒径は、５〜２０μｍにするのが好ましい。そして、ダイヤモンド砥粒３０の、バインダ２９の表面からの突出量ｈは、３μｍ以上１２μｍ以下が好ましい。
【００３０】
以上のような絶縁溝加工ツール１６を含むホルダ組立体３は、太陽電池基板Ｗに対してツール本体２２を鉛直線に対して所定角度だけ傾斜させた状態で、スクライブヘッド２に取り付けられる。
【００３１】
＜固定プレート＞
固定プレート２６には、横方向に並ぶ２つの貫通孔２７が形成されている。そして、固定プレート２６は、各貫通孔２７を貫通しホルダ１５の対応するネジ孔２８に螺合する２本のボルト２９によって、ホルダ１５の第２主面１８に固定されている。このようにして、固定プレート２６は、ホルダ１５の矩形溝２１に挿入された絶縁溝加工ツール１６の上方のほぼ１／３を覆っている。
【００３２】
また、固定プレート２６には貫通するネジ孔２６ａが形成されている。ネジ孔２６ａは、固定プレート２６がホルダ１５に固定された状態で、絶縁溝加工ツール１６に臨むような位置に設けられている。そして、このネジ孔２６ａにネジ部材３０を螺合することで、ネジ部材３０の先端が絶縁溝加工ツール１６を矩形溝２１の底面に対して押圧する。これにより、絶縁溝加工ツール１６が矩形溝２１から落下するのが防止されている。
【００３３】
＜絶縁溝加工ツールの取付＞
基板Ｗに絶縁溝を形成する場合は、絶縁溝加工ツール１６を、その刃先部２４の厚み方向が絶縁溝を形成する方向（ツール移動方向）と直交するようにセットし、溝形成方向に沿って移動させる。このため、絶縁溝加工ツール１６を精度良く所定の姿勢にセットする必要がある。
【００３４】
従来、このようなツール取付角度の調整は、ツールとホルダとをツール角度調整用の別の装置に取り付け、刃先の角度を顕微鏡で確認しながら行われている。このような調整作業は非常に面倒であり、長い作業時間を要する。
【００３５】
この実施形態では、ツール本体２２が矩形であり、ホルダ１５に矩形溝２１が形成されている。このため、矩形のツール本体２２を矩形溝２１に嵌め込むことによって、ホルダ１５に対してツール本体２２の角度を容易に固定することができ、ツール本体２２に装着されている刃先部２４の姿勢を容易に精度良く管理することができる。
【００３６】
また、絶縁溝加工ツール１６は、ツール長手方向に沿う上下方向の中心線が基板表面に対して６５〜７５度だけ傾斜するようにセットされるのが好ましい。絶縁溝加工ツール１６をこのような傾斜角度で取り付けて加工することにより、溝形成時に余分な膜が剥離されるのを抑えることができる。
【００３７】
［動作］
薄膜太陽電池は、ガラス基板上に、Ｍｏ膜、ＣＩＧＳ膜等の化合物半導体膜、ＺｎＯ膜を順次積層することによって形成される。これらの膜を形成する際には、その一部がストライプ状に除去されて各膜は短冊状に分割される。膜の一部をストライプ状に除去する際には、従来から提案されている周知の溝加工ツール等が用いられる。ここで、一般的に、ガラス基板は大型のパネルでは２．８ｍｍの厚みであり、その上に積層される膜はトータルで３〜４μｍの厚みである。
【００３８】
そして、これらの工程が終了した後に、電池パネルの両端縁を縁切りするために絶縁溝が形成される。この絶縁溝は、前述の膜を短冊状に分割するために形成された溝の形成方向とは直交する方向に形成される。そしｔ、この絶縁溝を形成する際に絶縁溝加工ツール１６が用いられる。
【００３９】
すなわち、絶縁溝加工ツール１６が前述のような加工姿勢となるようにスクライブヘッド２にセットされる。そして、ホルダ組立体３を下降させ、絶縁溝加工ツール１６の刃先部２４の刃先を太陽電池基板Ｗの表面に押し付ける。そして、ホルダ組立体３を溝形成方向に移動させることにより、絶縁溝が形成される。
【００４０】
このとき、刃先において、ダイヤモンド砥粒３０を保持するバインダ２９は膜あるいは基板への食い込みが弱い。したがって、バインダ２９がストッパとして機能し、バインダ２９の表面から突出しているダイヤモンド砥粒３０が主に膜及び基板を削って行くことになる。ここで、ダイヤモンド砥粒３０のバインダ表面からの突出量は、３μｍ以上１２μｍ以下に設定されている。したがって、ダイヤモンド砥粒３０によってガラス基板が深く傷つけられることはない。
【００４１】
［特徴］
本実施形態では、母材２８にバインダ２９を介してダイヤモンド砥粒３０を電着して刃先部を構成するとともに、バインダ表面からのダイヤモンド砥粒３０の突出量を所定の範囲に管理している。したがって、刃先部を薄膜に押し付けてもダイヤモンド砥粒３０によってガラス基板が損傷されにくい。このため、簡単な構成で、ガラス基板の損傷を抑えつつ絶縁溝を良好に形成することができる。
【００４２】
また、矩形のツール本体２２をホルダ１５の矩形溝２１に挿入し、絶縁溝加工ツール１６の取付角度を規制している。このため、非常に簡単な構成で、かつ簡単な取付作業で、絶縁溝加工ツール１６をホルダ１５に常に一定の姿勢で取り付けることができる。したがって、このような絶縁溝加工ツール１６によって形成される溝の加工品質が安定する。
【００４３】
［他の実施形態］
本発明は以上のような実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形又は修正が可能である。
【００４４】
前記実施形態では、砥粒の材質としてダイヤモンドを例にとって説明したが、例えば立方昌窒化ホウ素（ＣＢＮ）等を用いてもよい。
【００４５】
前記実施形態では、ツール本体を矩形にしたが、断面円形にしてもよい。
【００４６】
また、刃先部の形状は前記実施形態に限定されるものではない。回転を禁止する構造を付加すれば、円形にすることもできる。また、ツール本体の先端部に、ツール本体と一体で形成してもよい。
【符号の説明】
【００４７】
１６  絶縁溝加工ツール
２２  ツール本体
２４  刃先部
２８  母材
２９  バインダ
３０  ダイヤモンド砥粒
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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