(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被熱処理物を搬送しながら当該被熱処理物に所定の熱処理を施す熱処理炉であって、
前記被熱処理物を搬送するための搬送機構として、前記被熱処理物を炉内に投入し、炉内の所定位置まで搬送する投入側搬送機構と、前記所定位置において前記投入側搬送機構から前記被熱処理物を受け取り、前記所定位置から炉外まで搬送する搬出側搬送機構とを備え、前記投入側搬送機構及び前記搬出側搬送機構が、それぞれ所定のサイクルで周期的な動作を行う片持ち構造のビームによって前記被熱処理物を搬送するものであり、前記投入側搬送機構及び前記搬出側搬送機構の前記ビームの全体が、前記被熱処理物の炉内への投入前及び炉外への取り出し後に完全に炉外に出た状態となる熱処理炉。
【請求項２】
炉の入口側から出口側に向かって、前記被熱処理物の乾燥を行う乾燥領域と、前記被熱処理物の焼成を行う焼成領域とが順に設けられ、前記乾燥領域では前記被熱処理物の搬送を前記投入側搬送機構により行い、前記焼成領域では前記被熱処理物の搬送を前記搬出側搬送機構により行う請求項１に記載の熱処理炉。
【請求項３】
前記投入側搬送機構のビームの下側に接触して前記ビームを支持する支持ローラーを設けた請求項１又は２に記載の熱処理炉。
【請求項４】
前記搬出側搬送機構のビームの下側に接触して前記ビームを支持する支持ローラーを設けた請求項１〜３の何れか一項に記載の熱処理炉。
【請求項５】
前記搬出側搬送機構の前記ビームに、前記被熱処理物の縁部とのみ接触して前記被熱処理物を保持するための保持治具が装着されており、当該保持治具の前記被熱処理物に接触する部分の幅が２ｍｍ以下である請求項１〜４の何れか一項に記載の熱処理炉。
【請求項６】
前記投入側搬送機構と前記搬出側搬送機構とのうちの一方の動作のサイクル時間が、他方の動作のサイクル時間の整数倍である請求項１〜５の何れか一項に記載の熱処理炉。
【請求項７】
炉内の加熱手段としてヒータを有し、当該ヒータが、前記被熱処理物よりも上方の位置であって、かつ、炉の真上から見て前記被熱処理物の通過領域と重ならないような位置に設けられている請求項１〜６の何れか一項に記載の熱処理炉。
【請求項８】
前記焼成領域において、炉の真上から見て前記ヒータと前記被熱処理物の通過領域との間の位置に、炉天井部から下方に伸びる整流板が設けられるとともに、前記ヒータの上方に給気口が設けられ、前記被熱処理物の通過領域の上方に排気口が設けられた請求項７に記載の熱処理炉。
【請求項９】
炉の内底面から搬送面までの高さＬが、前記被熱処理物の最大寸法Ｄとの関係において、Ｌ≧１．３×Ｄを満たすものである請求項１〜８の何れか一項に記載の熱処理炉。
【請求項１０】
請求項１〜９の何れか一項に記載の熱処理炉を用いて製造された太陽電池セル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池セル等の熱処理に使用される熱処理炉と当該熱処理炉により製造された太陽電池セルとに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池セルの製造においては、基板の表面及び裏面に導電性の電極材料をペースト状にして所定のパターンで印刷形成した後、熱処理炉内を連続的又は間欠的に移動させながら熱処理（乾燥・焼成）する工程が有る。通常、このような熱処理に用いられる熱処理炉には、炉の入口側から出口側に向かって、被熱処理物の乾燥を行う乾燥領域と、被熱処理物の焼成を行う焼成領域とが順に設けられており、被熱処理物は乾燥領域を搬送されながら乾燥された後、焼成領域を搬送されながら焼成され、その後、炉外に搬出される。
【０００３】
熱処理炉内で被熱処理物を搬送するための搬送機構としては、被熱処理物が太陽電池セルである場合、メッシュベルトコンベアが広く使用されている（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、メッシュベルトコンベアは、メッシュベルト自身の熱容量が非常に大きく、被熱処理物の加熱に要するエネルギーと同等以上のエネルギーが、メッシュベルトの加熱に費やされる。また、太陽電池セルにおける乾燥後の焼成、すなわち、アルミニウムや銀からなる電極材料の基板表面への焼き付けは、短時間で急速に８００℃程度まで加熱し、その後急冷却することが良好な製品特性を得る上で理想的とされているが、熱容量の大きなメッシュベルトコンベアでは、そのような理想的な熱処理状態を実現するのは困難であった。
【０００４】
また、最近では、メッシュベルトコンベアに比して熱容量が小さく、迅速な昇降温が可能なことから、ウォーキングビームや、ワイヤー等の線材に張力を付与して張り渡し、当該線材にウォーキングビーム的な搬送動作を行わせるようにした搬送機構も使用されるようになってきている（例えば、特許文献２〜５参照）。しかしながら、これらの搬送機構を用いた熱処理炉は、被熱処理物を載置して移動する搬送部（ビームやワイヤー）の少なくとも一部は、常に炉内に存在する状態となっているため、そのように炉内に存在する部分上において、焼成中の熱衝撃等による被熱処理物の割れが生じた場合には、割れた破片を搬送部上から除去するのが困難であり、その除去作業のために、一旦、ヒータの電源を落とし、炉の稼働を長時間に渡って停止しなければならず、それが生産性に大きな影響を及ぼしていた。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２０３８８８号公報
【特許文献２】特開２００３−２６１２２２号公報
【特許文献３】特開２００４−２８６４２５号公報
【特許文献４】特開２００４−２８６４２６号公報
【特許文献５】特開２００４−２８６４３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、このような従来の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、消費エネルギーが低く、被熱処理物の理想的な熱処理状態を得ることが容易で、更に、炉の内部において搬送部上で被熱処理物の割れが生じた場合に、炉の稼働を停止せず、あるいは短時間の停止するだけで、容易に搬送部上から破片を除去することが可能な熱処理炉を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明によれば、以下の熱処理炉及び太陽電池セルが提供される。
【０００８】
［１］  被熱処理物を搬送しながら当該被熱処理物に所定の熱処理を施す熱処理炉であって、前記被熱処理物を搬送するための搬送機構として、前記被熱処理物を炉内に投入し、炉内の所定位置まで搬送する投入側搬送機構と、前記所定位置において前記投入側搬送機構から前記被熱処理物を受け取り、前記所定位置から炉外まで搬送する搬出側搬送機構とを備え、前記投入側搬送機構及び前記搬出側搬送機構が、それぞれ所定のサイクルで周期的な動作を行う片持ち構造のビームによって前記被熱処理物を搬送するものであり、前記投入側搬送機構及び前記搬出側搬送機構の前記ビームの全体が、前記被熱処理物の投入時及び取り出し時に完全に炉外に出た状態となる熱処理炉。
【０００９】
［２］  炉の入口側から出口側に向かって、前記被熱処理物の乾燥を行う乾燥領域と、前記被熱処理物の焼成を行う焼成領域とが順に設けられ、前記乾燥領域では前記被熱処理物の搬送を前記投入側搬送機構により行い、前記焼成領域では前記被熱処理物の搬送を前記搬出側搬送機構により行う前記［１］に記載の熱処理炉。
【００１０】
［３］  前記ビームの下側に接触して前記ビームを支持する支持ローラーを設けた前記［１］又は［２］に記載の熱処理炉。
【００１１】
［４］  前記搬出側搬送機構の前記ビームに、前記被熱処理物の縁部とのみ接触して前記被熱処理物を保持するための保持治具が装着されており、当該保持治具の前記被熱処理物に接触する部分の幅が２ｍｍ以下である前記［１］〜［３］の何れかに記載の熱処理炉。
【００１２】
［５］  前記投入側搬送機構と前記搬出側搬送機構とのうちの一方の動作のサイクル時間が、他方の動作のサイクル時間の整数倍である前記［１］〜［４］の何れかに記載の熱処理炉。
【００１３】
［６］  炉内の加熱手段としてヒータを有し、当該ヒータが、前記被熱処理物よりも上方の位置であって、かつ、炉の真上から見て前記被熱処理物の通過領域と重ならないような位置に設けられている前記［１］〜［５］の何れかに記載の熱処理炉。
【００１４】
［７］  前記焼成領域において、炉の真上から見て前記ヒータと前記被熱処理物の通過領域との間の位置に、炉天井部から下方に伸びる整流板が設けられるとともに、前記ヒータの上方に給気口が設けられ、前記被熱処理物の通過領域の上方に排気口が設けられた前記［６］に記載の熱処理炉。
【００１５】
［８］  炉の内底面から搬送面までの高さＬが、前記被熱処理物の最大寸法Ｄとの関係において、Ｌ≧１．３×Ｄを満たすものである前記［１］〜［７］の何れかに記載の熱処理炉。
【００１６】
［９］  前記［１］〜［８］の何れかに記載の熱処理炉を用いて製造された太陽電池セル。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の熱処理炉は、搬送機構としてメッシュベルトに比して熱容量が小さいビームを使用しているため、消費エネルギーが低く、また、急加熱や急冷却が容易で、被熱処理物の理想的な熱処理状態を得やすい。更に、被熱処理物を載置して移動するビームが、被熱処理物の投入時及び取り出し時に完全に炉外に出た状態となるので、炉の内部においてビーム上で被熱処理物の割れが生じた場合に、炉の稼働を停止せず、あるいは短時間の停止するだけで、炉外で容易にビーム上から破片を除去することができる。また、本発明の太陽電池セルは、前記のような熱処理炉にて、理想的な熱処理状態で製造されるため、搬送機構にメッシュベルトを用いた熱処理炉にて製造された太陽電池セルに比して良好な特性（発電能力等）が期待できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
前記のとおり、本発明の熱処理炉は、被熱処理物を搬送しながら当該被熱処理物に所定の熱処理を施す熱処理炉であって、前記被熱処理物を搬送するための搬送機構として、前記被熱処理物を炉内に投入し、炉内の所定位置まで搬送する投入側搬送機構と、前記所定位置において前記投入側搬送機構から前記被熱処理物を受け取り、前記所定位置から炉外まで搬送する搬出側搬送機構とを備え、前記投入側搬送機構及び前記搬出側搬送機構が、それぞれ所定のサイクルで周期的な動作を行う片持ち構造のビームによって前記被熱処理物を搬送するものであり、前記投入側搬送機構及び前記搬出側搬送機構の前記ビームの全体が、前記被熱処理物の投入時及び取り出し時に完全に炉外に出た状態となるよう構成されている。
【００１９】
以下、本発明の代表的な実施形態を図面を参照しながら具体的に説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、適宜設計の変更、改良等が加えられることが理解されるべきである。
【００２０】
図１〜３は、本発明に係る熱処理炉の実施形態の一例を搬送方向に沿った断面で示した概略断面図であり、図１は被熱処理物の投入時の状態、図２は被熱処理物の投入側搬送機構から搬出側搬送機構への受け渡し時の状態、図３は被熱処理物の取り出し時の状態をそれぞれ示している。
【００２１】
本実施形態の熱処理炉は、炉の入口側から出口側に向かって、被熱処理物５１の乾燥を行う乾燥領域９と、被熱処理物５１の焼成を行う焼成領域１９とが順に設けられ、乾燥領域９では被熱処理物５１の搬送を投入側搬送機構により行い、焼成領域１９では被熱処理物５１の搬送を搬出側搬送機構により行うようになっている。このような構成の熱処理炉は、被熱処理物の乾燥と焼成とが一台の炉でできるという利点が有る。
【００２２】
炉の入口側に設けられた投入側搬送機構は、ビーム支持体２１によって一端部を支持された水平方向に伸びる片持ち構造のビーム２２を有する。ビーム支持体２１は、駆動機構（図示せず）により一定のストロークで上昇、前進、下降、後退の動作を所定のサイクルで周期的に繰り返すように構成されており、これによってビーム２２も同様の周期的動作を行う。
【００２３】
ビーム２２の先端付近には、被熱処理物５１の縁部とのみ接触して被熱処理物５１を保持するための保持治具２３が装着されている。被熱処理物５１が太陽電池セルであるような場合には、銀やアルミニウムを主成分とした金属粒子を有機溶剤や高分子樹脂で練ってペースト状にした電極材料が、基板の表面のみならず裏面にもスクリーン印刷法で印刷されており、乾燥領域９においてビーム２２がそれに直接接触した状態になっていると、接触部で印刷面が剥離したり、傷や焼け跡が付いたりして、被熱処理物５１の性能や外観に悪影響を及ぼす他、剥離した印刷面がビーム２２に付着して搬送系が汚染されるおそれが有る。このため、前記のような保持治具２３を使用し、搬送機構の被熱処理物５１に対する接触を、電極材料の印刷がなされていない被熱処理物５１の縁部にのみ限定するのが望ましい。
【００２４】
また、ビーム２２のビーム支持体２１によって支持されている側と反対側の端部付近には、ビーム２２の下側に接触してビーム２２を支持する支持ローラー２４が設けられている。ビーム２２は方持ち構造で重心が偏心しているので、このように回転できる支持ローラー２４を設けてビーム２２を下側から支持し、ビーム２２を安定させることが好ましい。
【００２５】
炉の出口側に設けられた搬出側搬送機構は、ビーム支持体３１によって一端部を支持された水平方向に伸びる片持ち構造のビーム３２を有する。ビーム支持体３１は、駆動機構（図示せず）により一定のストロークで前進、後退の動作を所定のサイクルで周期的に繰り返すように構成されており、これによってビーム３２も同様の周期的動作を行う。
【００２６】
ビーム３２の先端付近には、被熱処理物５１の縁部とのみ接触して被熱処理物５１を保持するための保持治具３３が装着されている。被熱処理物５１が太陽電池セルであるような場合には、前述のとおり、基板の裏面にも、アルミニウムを主成分とした電極材料が印刷されており、この電極材料中の反応性に富んだアルミニウムが焼成領域１９の高温下においてビーム３２と直接接触した状態となっていると、接触部での両者の反応により、被熱処理物５１の性能の低下や外観の劣化を招くおそれが有る。このため、前記のような保持治具３３を使用し、搬送機構の被熱処理物に対する接触を、電極材料の印刷がなされていない被熱処理物５１の縁部にのみ限定するのが望ましい。
【００２７】
また、投入側搬送機構と同様に、搬出側搬送機構においても、ビーム３２のビーム支持体３１によって支持されている側と反対側の端部付近には、ビーム３２の下側に接触してビーム２２を支持する支持ローラー３４が設けられている。ビーム３２は方持ち構造で重心が偏心しているので、このように回転できる支持ローラー３４を設けてビーム３２を下側から支持し、ビーム３２を安定させることが好ましい。
【００２８】
本実施形態に係る熱処理炉においては、これら搬送機構の他、搬出側搬送機構により炉の出口を通じて炉外まで搬送された被熱処理物５１を、搬出側搬送機構から受け取る取り出し機構を備える。取り出し機構は、ビーム支持体４１によって一端部を支持された水平方向に伸びる片持ち構造のビーム４２を有する。ビーム支持体４１は、駆動機構（図示せず）により一定のストロークで上昇、下降の動作を所定のサイクルで周期的に繰り返すように構成されており、これによってビーム４２も同様の周期的動作を行う。
【００２９】
ビーム４２の先端付近には、被熱処理物５１の縁部とのみ接触して被熱処理物５１を保持するための保持治具４３が装着されている。被熱処理物５１が太陽電池セルであるような場合には、前述のとおり、基板の裏面にも、アルミニウムを主成分とした電極材料が印刷されており、焼成領域１９を通過した直後においては、まだ電極材料中の反応性に富んだアルミニウムの粒子内部は溶融状態にある場合があり、それが炉外において常温のビーム４２と直接接触すると、接触部において被熱処理物５１が変色したり、性能の低下を招くおそれが有る。このため、前記のような保持治具４３を使用し、搬送機構の被熱処理物に対する接触を、電極材料の印刷がなされていない被熱処理物５１の縁部にのみ限定するのが望ましい。
【００３０】
乾燥領域９には、直線型のヒータ１が搬送方向と直交する方向に必要本数配置され、所望の温度条件を得られるように熱電対４を用いて温度制御される。炉の保温性を高めるため、投入側搬送機構の出入り口以外は断熱材２で被われている。乾燥中に発生する電極材料中の有機成分等は、給気管５から導入した空気などのガスを用いて、排気管３から排気される。
【００３１】
焼成領域１９には、直線型のヒータ１１が搬送方向と平行に必要本数配置され、所望の温度条件を得られるように熱電対１４を用いて温度制御される。炉の保温性を高めるため、搬出側搬送機構の出入り口以外は断熱材１２で被われている。焼成中に発生する電極材料中の有機成分等は、給気管１５から導入した空気などのガスを用いて、排気管１３から排気される。
【００３２】
このような構成の熱処理炉において、まず、被熱処理物５１の投入時には、図１に示すように、炉の入口側の投入側搬送機構は、ビーム２２の全体が炉外に完全に出た状態となっており、この状態で被熱処理物５１がビーム２２に装着された保持治具２３上に載置される。この際、炉の出口側の搬出側搬送機構も、ビーム３２が炉外に完全に出た状態となっている。なお、本発明において「投入時」とは、このように被熱処理物５１が投入側搬送機構の保持治具２３上（保持治具２３を用いず、被熱処理物を直接ビーム２２上に載置する場合はビーム２２上）に載置された時点を言うものとする。
【００３３】
次に、ビーム２２が上昇して前進（炉の出口方向への移動）し、被熱処理物５１を炉内に入れ、図２に示すように、投入側搬送機構から搬出側搬送機構への受け渡し位置である乾燥領域９の終端部まで搬送する。また、これと同時に、搬出側搬送機構のビーム３２が後退（炉の入口方向への移動）し、その先端部がビーム２２の先端部の下方に到達した状態で静止する。
【００３４】
続いて、図４に部分的に拡大して示すように、ビーム２２が下降し、その下降の過程で被熱処理物５１は、ビーム２２に装着された保持治具２３上からビーム３２に装着された保持治具３３上に移載され、投入側搬送機構から搬出側搬送機構への受け渡しが完了する。なお、図４の例では、搬出側搬送機構のビーム２２は１本で、搬出側搬送機構のビーム３２は２本であるが、これは、一般的に、乾燥よりも焼成の方が処理温度が高く、処理温度が高くなるに伴って、被熱処理物とビームとの距離が近い程、被熱処理物の処理温度が不均一になり製品特性も不均一になりやすいため、焼成領域１９において被熱処理物の搬送を行うビーム３２が、被熱処理物５１からより遠くなるような配置が得られるよう配慮したものである。また、このように１本のビーム２２が、搬出側搬送機構の２本のビーム３２間で下降することにより、ビーム２２とビーム３２が干渉することなく受け渡しが行える。
【００３５】
こうして受け渡しが完了した後、ビーム２２は後退し、同時にビーム３２は前進して、図３に示すように、両ビーム２２、２３は再びその全体が完全に炉外に出た状態となる。最後に、図５に部分的に拡大して示すように、取り出し機構のビーム４２が上昇し、その上昇の過程で被熱処理物５１は、ビーム３２に装着された保持治具３３上からビーム４２に装着された保持治具４３上に移載され、搬出側搬送機構から取り出し機構への受け渡しがなされる。なお、図５の例では、取り出し機構のビーム４２が搬出側搬送機構のビーム２２と同様に１本であり、この１本のビーム４２が、搬出側搬送機構の２本のビーム３２間で上昇することにより、ビーム４２とビーム３２が干渉することなく受け渡しが行える。
【００３６】
このように本発明の熱処理炉においては、被熱処理物を搬送する搬送機構を２つに分け、各搬送機構に片持ち構造のビームを用いたことにより、被熱処理物を載置して移動する搬送部、すなわちビームの全体を、完全に炉外に出すことができるので、炉の内部においてビーム上で被熱処理物の割れが生じた場合に、炉の稼働を停止せず、あるいは短時間の停止するだけで、炉外で容易にビーム上から破片を除去することができる。また、搬送機構としてメッシュベルトに比して熱容量が小さいビームを使用しているため、消費エネルギーが低く、急加熱や急冷却も容易で、被熱処理物の理想的な熱処理状態を得やすい。
【００３７】
本発明の熱処理炉における基本的な搬送動作は、前述のとおりであるが、乾燥と焼成とを連続的に行う場合には、乾燥処理を行う時間と焼成を行う時間とが異なるのが通常である。これに対応するため、本発明においては、投入側搬送機構と搬出側搬送機構とのうちの一方の動作のサイクル時間が、他方の動作のサイクル時間の整数倍となるように、各搬送機構の動作のサイクル時間を調整することが好ましい。
【００３８】
例えば、乾燥時間が焼成時間より長い場合は、投入側搬送機構のサイクル時間を搬出側搬送機構のサイクル時間のｎ倍（ｎ；整数）とし、投入側搬送機構が１サイクルの動作をする間に、搬出側搬送機構がｎ倍のサイクルの動作をするようにすれば、乾燥時間も焼成時間も適切な値を選択できる。また、図１のような位置関係を原点として、両搬送機構を同時に起動させれば、両搬送機構間の被熱処理物の受け渡しが確実に行え、受け渡しのエラーが発生しない。逆に、乾燥時間が焼成時間より短い場合、例えば、乾燥時間が焼成時間の１／ｎ倍の場合には、搬出側搬送機構のサイクル時間を投入側搬送機構のサイクル時間のｎ倍として、搬出側搬送機構が１サイクルの動作をする間に、投入側搬送機構がｎ倍のサイクルの動作をするようにするとともに、搬出側搬送機構のビームに被熱処理物がｎ個載るように保持治具を取り付けておき、搬出側搬送機構のビームにｎ個の被熱処理物が載った時点で搬出側搬送機構が焼成領域での搬送動作を開始するようにしてもよい。
【００３９】
勿論、投入側搬送機構と搬出側搬送機構とは、同じサイクル時間で動作してもよく、また、被熱処理物を焼成する間だけ搬出側搬送機構を速く動作させ、その後、搬出側搬送機構のビームの先端が受け渡し位置に戻った状態で、投入側搬送機構のビームが受け渡し位置に次の被熱処理物を搬送して来るまで停止して待つように、待ち時間を設けてもよい。
【００４０】
本発明の熱処理炉において、図４等に示すように、搬出側搬送機構のビーム３２に、被熱処理物５１の縁部とのみ接触して被熱処理物５１を保持するための保持治具３３を装着する場合、保持治具３３の被熱処理物５１に接触する部分の幅ａを２ｍｍ以下とすることが好ましい。このように、被熱処理物５１を保持治具３３で保持する場合において、両者の接触部分の幅ａが大きすぎると、焼成時における当該接触部分の最高到達温度が他の部位に比して低くなる。
【００４１】
その結果、例えば被熱処理物５１が太陽電池セルであるような場合には、最高到達温度が低かった前記接触部分においてセル変換効率の低下が生ずる。本発明者らが、前記接触部分の幅ａと接触部分におけるセル変換効率との関係を調べた結果、前記接触部分の幅ａが２ｍｍ以下であれば、前記接触部分と他の部位との最高到達温度の差を小さく抑えることができ、セル変換効率もセル全面でほぼ均一になることがわかった。
【００４２】
図６は、焼成領域の炉内構造の一例を、搬送方向に直交する断面で示した概略説明図である。本発明の熱処理炉においては、この図に示すように、加熱手段であるヒータ１１を被熱処理物５１よりも上方の位置に設けることが好ましい。前述のとおり、本発明の熱処理炉では、搬送機構のビーム上で被熱処理物の割れが生じた場合、ビーム上に留まっている破片は、ビームを炉外に出すことで容易に取り除けるが、ビーム上に留まることなく炉内でビームから落下する破片も存在する。
【００４３】
したがって、もしヒータが被熱処理物よりも下方の位置に設けられていると、ビームから落下した被熱処理物の破片がヒータ上に載る場合が有る。また、被熱処理物の割れが生じなくても、例えば被熱処理物が太陽電池セルであるような場合には、摩擦等により基板から剥離した電極材料等が落下して、ヒータ上に降り積もることが有る。これらの場合、実質的に炉内を加熱するヒータの効率が低下したり、ヒータ線の断線を招くおそれが有る。更に、ヒータの外管にガラス管を採用しているような場合には、前記のように電極材料が降り積もってガラス管に付着すると、高温下でガラスと電極材料との反応が瞬時に進んでヒータが破損し、ヒータ交換のために数時間に渡って炉の稼働を停止しなければならない状況になる場合も有る。
【００４４】
ヒータを被熱処理物よりも上方の位置に設ければ、このようなトラブルを回避することができる。なお、従来の太陽電池セル焼成用の熱処理炉においては、被熱処理物である太陽電池セルの上方と下方との両方の位置にヒータを設け、太陽電池セルの表裏をヒータの輻射で全面的に熱して、表裏の温度均一性を確保するのが一般的であった。しかし、本発明者らが検討した結果、太陽電池セルの上方の位置にだけヒータを設けても、問題なく表裏の温度均一性を確保できることがわかった。
【００４５】
これは、ヒータの発熱光が、ホイヘンスの原理により炉壁面で多重反射されて、太陽電池セルの表裏を輻射で万遍無く加熱する効果と、炉壁面で吸収された熱が炉壁付近の雰囲気ガスを温めて対流上昇して炉内温度や太陽電池セルの温度の上昇に充分寄与する効果とにより、太陽電池セルの温度均一性が確保されるためである。
【００４６】
また、図６のように、ヒータ１１を被熱処理物５１よりも上方の位置に設ける場合においては、被熱処理物５１から発生する有機蒸気や燃焼ガス５３によってヒータ１１が汚染されにくいように、炉の真上から見て被熱処理物５１の通過領域と重ならないような位置にヒータ１１を設けることが好ましい。更に、炉の真上から見てヒータ１１と被熱処理物５１の通過領域との間の位置に、炉天井部から下方に伸びる整流板１７を設けるとともに、ヒータ１１の上方に給気口１６を、被熱処理物５１の通過領域の上方に排気口１３を、それぞれ設けることが好ましい。
【００４７】
こうすることにより、給気口１６より炉内に導入された空気等のガスは、ヒータ１１で暖められた後、整流板１７の下端部の下方から被熱処理物５１の通過領域に回り込み、被熱処理物５１から発生した有機蒸気や燃焼ガス５３を伴って上昇し、排気口１３より炉外に排出されるという雰囲気の流れが作られ、被熱処理物５１から発生した有機蒸気や燃焼ガス５３によるヒータ１１の汚染をより効果的に防止できる。
【００４８】
また、本発明の熱処理炉においては、炉の内底面から搬送面までの高さＬが、被熱処理物５１の最大寸法Ｄとの関係において、Ｌ≧１．３×Ｄを満たすものであることが好ましい。ここで、「被熱処理物の最大寸法Ｄ」とは被熱処理物の最も大きい（長い）部位の寸法を言い、例えば、被熱処理物が長方形である場合は長辺、円形である場合は直径が相当する。また、「搬送面」とは、ビームの下面（底面）のことを言うものとし、ビームが上下方向の動作をする場合においては、ビームが最も下降した状態にあるときの当該ビームの下面を意味する。
【００４９】
炉の内底面から搬送面までの高さＬと、被熱処理物５１の最大寸法Ｄとが前記の関係を満たす場合には、図６のように、被熱処理物５１がビーム３２から落下して、炉底にランダムに堆積しても、数百枚レベルであれば、その高さは搬送面までは至らない。したがって、落下した被熱処理物５１により搬送が阻害されて炉の稼働を突然止めるような事態は生じにくくなり、計画的な生産ができる。
【００５０】
本発明の熱処理炉において、加熱手段に用いるヒータの種類や形状は特に限定されるものではなく、炉の用途に応じて適宜好適なものを選択することができる。また、前記実施形態においては、炉の形態として、乾燥領域と焼成領域とが一体となったものを示したが、乾燥と焼成の何れか一方を目的とした熱処理炉であってもよい。本発明に係る熱処理炉の熱処理対象となる被熱処理物は、特に限定されるものではないが、太陽電池セルのように、比較的小型で平板状の製品の熱処理に特に好適に用いることができる。
【００５１】
本発明の太陽電池セルは、以上説明した本発明の熱処理炉で熱処理されることにより製造されたものであり、搬送機構として熱容量が小さいビームを使用した熱処理炉を用いたことで、急加熱・急冷却が容易となり、より理想的な熱処理状態を実現することが可能となるため、搬送機構として熱容量の大きいにメッシュベルトを使用した従来の熱処理炉にて製造された太陽電池セルに比して、良好な特性（発電能力等）が期待できる。特に、前記のように、太陽電池セルの縁部に接触する部分の幅が２ｍｍ以下であるような保持治具を使用した熱処理炉で製造した場合においては、前記接触部分でのセル変換効率の劣化がほとんど無く、セル全面でほぼ均一な変換効率を実現できる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明は、太陽電池セル等の熱処理を行うための熱処理炉及び良好な特性を有する太陽電池セルとして好適に利用することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明に係る熱処理炉の実施形態の一例を搬送方向に沿った断面で示した概略説明図である。
【図２】本発明に係る熱処理炉の実施形態の一例を搬送方向に沿った断面で示した概略説明図である。
【図３】本発明に係る熱処理炉の実施形態の一例を搬送方向に沿った断面で示した概略説明図である。
【図４】投入側搬送機構から搬出側搬送機構への受け渡し時の状態を拡大して示した概略説明図である。
【図５】搬出側搬送機構から取り出し機構への受け渡し時の状態を拡大して示した概略説明図である。
【図６】焼成領域の炉内構造の一例を搬送方向に直交する断面で示した概略説明図である。
【符号の説明】
【００５４】
１：ヒータ、２：断熱材、３：排気管、４：熱電対、５：給気管、９：乾燥領域、１０：、１１：ヒータ、１２：断熱材、１３：排気管、１４：熱電対、１５：給気管、１６：給気管、１７：整流板、１９：焼成領域、２１：ビーム支持体、２２：ビーム、２３：保持治具、２４：支持ローラー、３１：ビーム支持体、３２：ビーム、３３：保持治具、３４：支持ローラー、４１：ビーム支持体、４２：ビーム、４３：保持治具、５１：被熱処理物、５３：有機蒸気や燃焼ガス。
【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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