(57)【要約】【課題】刃先位置の微調整を簡単な操作で行うことができる太陽電池基板用の溝加工ツール並びにそれを用いたスクライブ装置を提供する。【解決手段】外周面の一部がホルダ９への取付部２ａを形成する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、円錐部３の先端に形成された刃先４とからなり、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るものとする。また、円柱状ボディ２には刃先４の偏心方向を示すマーク５が設けられ、円柱状ボディ２の上端面または外周面に回動工具が係合する回動操作部６を設けた構成とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄膜太陽電池基板の薄膜を剥離させて溝を形成する溝加工ツールであって、
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。
【請求項２】
前記刃先の円柱状ボディの軸心に対する偏心量が１０〜１００μｍである請求項１に記載の溝加工ツール。
【請求項３】
前記円柱状ボディには刃先の偏心方向を示すマークが設けられている請求項１に記載の溝加工ツール。
【請求項４】
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請求項１に記載の溝加工ツール。
【請求項５】
上記請求項１〜４に記載の溝加工ツールをホルダを介して保持するスクライブヘッドと、前記薄膜太陽電池基板を載置するテーブルを備え、前記スクライブヘッドを前記薄膜太陽電池基板に対して相対的に移動させることにより前記溝加工ツールの刃先で前記薄膜太陽電池基板の表面に溝を加工するスクライブ装置であって、前記溝加工ツールが、前記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られているスクライブ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平１１−３１２８１５号公報
【特許文献２】特開２００２−０９４０８９号公報
【特許文献３】特開２００４−１１５３５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
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。
【発明の効果】
【００１７】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る溝加工ツールの斜視図。
【図２】図１の溝加工ツールをホルダに取り付けた状態を示す斜視図。
【図３】溝加工ツールの刃先偏心位置とこれに対応するマークの位置を示す説明図。
【図４】一般的なＣＩＧＳ系の薄膜太陽電池の製造工程を示す模式図。
【図５】従来の溝加工ツールの一例を示す斜視図。
【図６】一般的なスクライブ装置の一例を示す斜視図。
【図７】本発明の溝加工ツールの別実施例を示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
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。
【符号の説明】
【００２８】
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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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