(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極ペーストが塗布されたウエハを金属製の搬送ベルトにより加熱炉内に搬入し、この加熱炉により、ウエハに塗布された電極ペーストに対して乾燥・焼成処理を行う太陽電池セルの製造装置において、
搬送ベルト上に、ウエハを搬送ベルトに接しないように支持し、寸法の異なる複数種類のウエハを支持することができるとともに支持したウエハに加わる衝撃を緩和するように形成されている支持手段を設け、
支持手段が、搬送ベルト上に所定間隔をおいて設けられた複数個の支持部材より成り、各支持部材が、隣接する支持部材との間でウエハを支持するように形成され、各支持部材は、複数の支持部を備えたことを特徴とする太陽電池セルの製造装置。
【請求項２】
搬送ベルトにおけるウエハの排出側端部の近傍に、搬送ベルトの移動にしたがって複数個の支持部材間に入り込んでこれらの間に支持されたウエハを支持部材から離脱させるシュータが設けられたことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池セルの製造装置。
【請求項３】
支持手段が搬送ベルトに着脱自在であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の太陽電池セルの製造装置。
【請求項４】
支持手段におけるウエハを受ける部分にクッション性を有する部材が取り付けられたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の太陽電池セルの製造装置。
【請求項５】
支持手段におけるウエハを受ける部分が柔軟性を有する材料により形成されたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の太陽電池セルの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、太陽電池セルの製造装置に関し、特に、ウエハに塗布された電極ペーストに対して乾燥・焼成処理を行う加熱炉及びこの加熱炉内にウエハを搬入する金属製の搬送ベルトを備えた太陽電池セルの製造装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、太陽電池セルの発電効率を上げる目的や太陽電池セルで発電された電気を効率良く取り出す目的で、太陽電池セルとなるウエハの表面と裏面に導電性の電極ペーストを印刷等により塗布し、これを乾燥・焼成する処理を行う製造方法が知られている。図８は、このような方法で製造された太陽電池セルの一般的な構成を模式的に示す断面図である。すなわち、この太陽電池セル１は、半導体基板としての多結晶ウエハ２と、このウエハ２の表面に形成された表面電極３と、ウエハ２の裏面に形成された裏面電極４とを備えている。
【０００３】
ウエハ２は、ｐ型シリコンを固化して成り、その表面にｎ+層５が形成されてｐｎ接合部が形成されている。このｎ+層５の表面には、太陽光の吸収を促進させるための凹凸６が形成され、更に、この凹凸６の表面には、太陽光の反射を防止するための反射防止膜７が形成されている。また、ウエハ２の裏面にはｐ+層８が形成されている。
【０００４】
凹凸６は、ウエハ２に対して三フッ化塩素ガス（ＣＣｌＦ3）等の塩素性ガスを用いてドライエッチングを行うことにより形成される。あるいは、水酸化ナトリウム水溶液（ＮａＯＨ）等のアルカリ水溶液を用いてウエットエッチングを行うことにより形成される。反射防止膜７は、シランとアンモニアの混合ガスを原料としてプラズマＣＶＤ法で形成される窒化シリコン膜、あるいはチタン酸アルコキシドを原料として常圧ＣＶＤ法で形成される酸化チタン膜等から成る。
【０００５】
また、表面電極３は、ウエハ２の受光面にＡｇペーストを塗布し、これを焼成して形成される。同様にして、裏面電極４は、アルミニウムの金属ペーストを塗布し、これを約７００℃で焼成してｐ+層８を形成した後、裏面の一部にＡｇペーストを塗布し、これを焼成して形成される。そして、半田槽（不図示）に浸漬し、Ａｇペーストが塗布・焼成された部分３及び４にハンダを付けると太陽電池セル１が完成する。
【０００６】
このような太陽電池セルの製造方法を実施する製造装置では、表面電極３及び／又は裏面電極４形成のために、ウエハ２の表面及び／又は裏面に塗布されたＡｇペースト及び／又はアルミニウム（Ａｌ）ペーストの乾燥・焼成工程に、ベルト式の搬送手段と加熱炉を使用しており、従来、Ａｇペースト及び／又はアルミニウム（Ａｌ）ペーストが塗布されたウエハ２は、図９に示すように、加熱炉（不図示）に出入りするメッシュ状の金属製の搬送ベルト（メッシュベルト）９上に直接置かれていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の技術では、まだ乾燥していないペーストが搬送ベルト９に付着し、ペーストの成分が搬送ベルト９に移行して搬送ベルト９の金属部分が合金化し、これによって搬送ベルト９の寿命が著しく低下するという問題点が有った。
【０００８】
また、ウエハ２における搬送ベルト９が直接接触している部分では、搬送ベルト９が接触していない部分と比べて昇温速度が異なるため、乾燥・焼成後のＡｌペーストの剥がれやブリスターが発生するという問題点が有った。
【０００９】
また、搬送ベルト９が、前回の乾燥・焼成処理で付着したペーストにより汚れている場合、出来上がった太陽電池セル１の表面に搬送ベルト９の跡が付いていて外観が著しく損なわれていたり、また、ウエハ２が汚染されて、出来上がった太陽電池セル１の特性が低下することがあった。
【００１０】
本発明は、ウエハに塗布された電極ペーストが太陽電池セルの製造装置の金属製の搬送ベルトに付着することにより生じる搬送ベルトの寿命の低下や太陽電池セルの品質の低下を解消することを目的としてなされたものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成するために、本発明は、電極ペーストが塗布されたウエハを金属製の搬送ベルトにより加熱炉内に搬入し、この加熱炉により、ウエハに塗布された電極ペーストに対して乾燥・焼成処理を行う太陽電池セルの製造装置において、搬送ベルト上に、ウエハを搬送ベルトに接しないように支持し、寸法の異なる複数種類のウエハを支持することができるとともに支持したウエハに加わる衝撃を緩和するように形成されている支持手段を設け、支持手段が、搬送ベルト上に所定間隔をおいて設けられた複数個の支持部材より成り、各支持部材が、隣接する支持部材との間でウエハを支持するように形成され、各支持部材は、複数の支持部を備えたことを特徴としている。
【００１２】
このような構成によれば、ウエハに塗布された乾燥していない電極ペーストが搬送ベルトに付着しないため、搬送ベルトの金属部分が合金化して寿命が低下するのを防止することができる。また、搬送ベルトに電極ペーストが付着しないため、外観が損なわれた太陽電池セルや、ウエハの汚染により特性が低下した太陽電池セルが製造されるのを防止することができる。また、ウエハに搬送ベルトが接触しないため、乾燥・焼成処理されるウエハの昇温速度を全体に亙って均一化することができ、乾燥・焼成後のペーストの剥がれやブリスターの発生を防止することができる。また、支持手段を取り替えなくても複数種類のウエハに対応することができるので、手間が低減する。また、乾燥・焼成処理中の搬送ベルトの振動等の衝撃がウエハに伝わりにくくなるので、不良品が発生しにくくなり、生産歩留まりが向上する。
【００１４】
また、本発明は、上記構成において、搬送ベルトにおけるウエハの排出側端部の近傍に、搬送ベルトの移動にしたがって複数個の支持部材間に入り込んでこれらの間に支持されたウエハを支持部材から離脱させるシュータが設けられたことを特徴としている。
【００１５】
この場合、乾燥・焼成処理済のウエハを支持部材から自動的且つ効率良く離脱させることができるので、製造効率が向上する。
【００１８】
また、本発明は、上記いずれかの構成において、支持手段が搬送ベルトに着脱自在であることを特徴としている。
【００１９】
この場合、支持手段が破損した場合に、支持手段を取り替るだけでよいので、メンテナンスが容易となる。また、支持手段を他の種類のものに取り替えることにより、多種類のウエハに対応することができる。
【００２２】
また、本発明は、上記いずれかの構成において、支持手段におけるウエハを受ける部分にクッション性を有する部材が取り付けられたことを特徴としている。
【００２３】
この場合、乾燥・焼成処理中の搬送ベルトの振動等の衝撃によるウエハの割れ等の不良が殆ど発生しなくなり、生産歩留まりが向上する。
【００２４】
また、本発明は、上記いずれかの構成において、支持手段におけるウエハを受ける部分が柔軟性を有する材料により形成されたことを特徴としている。
【００２５】
この場合、乾燥・焼成処理中の搬送ベルトの振動等の衝撃によるウエハの割れ等の不良が殆ど発生しなくなり、生産歩留まりが向上する。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の具体的な実施形態を図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態である太陽電池セルの製造装置の要部の概略側面図、図２は、図１の製造装置の搬送ベルトに取り付けられた支持部材にウエハを支持させた状態を示す平面図、図３は、支持部材と搬送ベルトの取り付け関係を示す正面断面図、図４は、支持部材と搬送ベルトの取り付け関係を示す側面図、図５は、支持部材と搬送ベルトの取り付け関係を示す平面図である。なお、本実施形態において、従来技術と対応する部分には同一の符号を付してあり、重複する説明を省略している。
【００２８】
図１において、１０はトンネル状の加熱炉で、メッシュ状で金属製の搬送ベルト９は矢印方向に進行して加熱炉１０に出入りする。図２に示すように、搬送ベルト９上には、ウエハ２を支持する複数個の支持部材（支持手段）１１、１１、・・・が、進行方向及び幅方向に一定間隔をおいて整列するように設けられている。各支持部材１１は、隣接する他の３つの支持部材１１との間でウエハ２を支持し、ウエハ２は搬送ベルト９には接触していない。
【００２９】
図１に示すように、加熱炉１０の内部には、支持部材１１上のウエハ２の上面及び下面に対向するように、複数個のヒータ２３、２３、・・・が搬送ベルト９の進行方向に所定間隔をおいて設けられている。また、搬送ベルト９におけるウエハ２の排出側端部の近傍に、搬送ベルト９の移動にしたがって支持部材１１、１１間に入り込み、ウエハ２を支持部材１１から離脱させるフォーク形状のシュータ２４が設けられており、このシュータ２４によって、ウエハ２が、衝撃を受けることなく支持部材１１から自動的且つ効率良く取り外され、次工程に案内される。
【００３０】
支持部材１１は弾性を有する薄い帯状の金属板を折り曲げることにより形成され、図３に示すように、中央部に上方に向けて突出するとともに搬送ベルト９の進行方向に向けて延びる突起１２を有しており、その左右両側が、二種類のウエハ２、２’を支持することができるように段差状に形成されている。
【００３１】
すなわち、突起１２の左右両側に、突起１２の下端部から搬送ベルト９の幅方向外側及び下方に向けて延びる第１の支持部１３と、その下端部から垂直下方に向けて延びる第１の垂直部１４と、その下端部から搬送ベルト９の幅方向外側及び下方に向けて延びる第２の支持部１５と、その下端部から搬送ベルト９の幅方向内側に向けて「く」の字形状または逆「く」の字形状に屈曲した屈曲部１６と、その下端部から垂直下方に向けて延びる第２の垂直部１７と、その下端部から搬送ベルト９の幅方向外側に向けて延びる爪部１８、１８とが対称的に形成されている。
【００３２】
屈曲部１６、１６は、第１の支持部１３または第２の支持部１５に支持されたウエハ２または２’に対して搬送中または取り出し時に与えられる衝撃を吸収するストレスリリーフとしての機能を有している。そのため、乾燥・焼成中における搬送ベルト９の振動がウエハ２、２’に直接伝わりにくく、ウエハ２、２’の割れ等の原因となるストレスが低減される。
【００３３】
支持部材１１は、搬送ベルト９に取り付けられた取付部材１９に着脱自在に係合するようになっている。この取付部材１９は、弾性を有する薄い帯状の金属板を折り曲げることにより形成され、両端部にカール状の折り曲げ部２０を有しており、この折り曲げ部２０に支持部材１１の爪部１８、１８を係合させるようになっている。なお、取付部材１９における折り曲げ部２０、２０の間の部分は平板状になっている。取付部材１９は、搬送ベルト９を形成する上側のワイヤ２１と下側のワイヤ２２の間に挿入装着されるようになっている。
【００３４】
支持部材１１の取付部材１９への取り付け方法について説明すると、支持部材１１の第２の垂直部１７、１７のあたりを内方に押し曲げ、支持部材１１を、取付部材１９の折り曲げ部２０、２０に接しているワイヤ２１、２１間に挿入し、爪部１８、１８の先端部を取付部材１９の折り曲げ部２０内に挿入して押し曲げ力を解除する。これによって、爪部１８、１８の先端部が弾性により折り曲げ部２０、２０の内面に押し付けられて、支持部材１１が取付部材１９上に固定される。すなわち、支持部材１１は、搬送ベルト９に対して、進行方向、幅方向、及び上下方向に固定された状態となる（図４、５参照）。
【００３５】
取付部材１９における折り曲げ部２０、２０間の部分は三本以上のワイヤ２２で支えられており、支持部材１１上に支持されたウエハ２、２’は水平に保たれる。これによって、搬送時にウエハ２、２’が搬送経路外の物体に当たったりすることが無いので、搬送ミスを減らすことができる。また、ヒータ２３、２３、・・・からウエハ２、２’の各部分までの距離が一定に保たれるため、ウエハ２、２’の全体が均一に乾燥・焼成される。なお、支持部材１１及び取付部材１９は極力小さく形成し、加熱炉の昇温特性が低下しないようにしている。
【００３６】
次に、本発明の他の実施形態を説明する。図６、７は本発明の他の実施形態の支持部材と搬送ベルトの取り付け関係を示す正面断面図である。なお、本実施形態において、上述した実施形態と対応する部分には同一の符号を付してあり、重複する説明を省略している。
【００３７】
支持部材１１は、通常、高温下において耐久性の有る硬い金属材料（例えばＳＵＳ３０４やニクロムＶ等）で形成されるため、折り曲げ部１６、１６を設けてストレスリリーフとしての機能を持たせたとしても、乾燥・焼成中における搬送ベルト９の振動によりウエハ２、２’が硬い支持部材１１上で跳ね上がって支持部材１１に衝突する際にウエハ２、２’に割れが発生する恐れが有る。
【００３８】
そこで、図６に示す支持部材１１’は、上述したような硬い金属材料で形成されるとともに、ウエハ２、２’を受ける第１及び第２の支持部１３、１５と突起１２の部分に細い針金２５をコイル状に巻着している。このようにすることで、乾燥・焼成中における搬送ベルト９の振動によりウエハ２、２’が硬い支持部材１１’上で跳ね上がっても針金２５がクッションとして作用するためウエハ２、２’が割れることがない。なお、針金２５の代わりにＳＵＳ製等の細かいメッシュ状の金網を支持部材１１上に巻着するようにしてもよい。本実施形態のその他の構成は第１の実施形態と同様である。
【００３９】
また、図７に示す支持部材１１’’は、ウエハ２、２’を受ける第１及び第２の支持部１３、１５と突起１２の部分がテフロン（登録商標）等の柔軟性の有る耐熱樹脂２６で一体的に形成されており、その下側の部分は、上述したような硬い金属材料から成る板材によって、耐熱樹脂２６を載せる平板状の部分２７を有するように形成されている。このようにしても、耐熱樹脂２６に載せたウエハ２、２’が跳ね上がった場合にウエハ２、２’が割れることがない。本実施形態のその他の構成は第１の実施形態と同様である。なお、この支持部材は、その耐熱性を考慮して、主として乾燥工程で用いられる。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、搬送ベルト上に、ウエハを搬送ベルトに接しないように支持する支持手段を設けたことにより、乾燥していない電極ペーストが搬送ベルトに付着しないため、搬送ベルトの金属部分が合金化して寿命が低下するのを防止することができる。また、搬送ベルトに電極ペーストが付着しないため、外観が損なわれた太陽電池セルや、ウエハの汚染により特性が低下した太陽電池セルが製造されるのを防止することができる。また、ウエハに搬送ベルトが接触しないため、乾燥・焼成されるウエハの昇温速度を全体に亙って均一化することができ、乾燥・焼成後のペーストの剥がれやブリスターの発生を防止することができる。また、寸法の異なる複数種類のウエハを支持することができるように形成されていることにより、支持手段を取り替えなくても複数種類のウエハに対応することができるので、手間が低減する。また、支持したウエハに加わる衝撃を緩和するように形成されていることにより、乾燥・焼成処理中の搬送ベルトの振動等の衝撃がウエハに伝わりにくくなるので、不良品が発生しにくくなり、生産歩留まりが向上する。
【００４１】
また、搬送ベルトにおけるウエハの排出側端部の近傍に、搬送ベルトの移動にしたがって複数個の支持部材間に入り込んでこれらの間に支持されたウエハを支持部材から離脱させるシュータが設けられたことにより、乾燥・焼成処理済のウエハを支持部材から自動的且つ効率良く離脱させることができるので、製造効率が向上する。
【００４３】
また、支持手段が搬送ベルトに着脱自在であることにより、支持手段が破損した場合に、支持手段を取り替るだけでよいので、メンテナンスが容易となる。また、支持手段を他の種類のものに取り替えることにより、多種類のウエハに対応することができる。
【００４５】
また、支持手段におけるウエハを受ける部分にクッション性を有する部材が取り付けられたことにより、乾燥・焼成処理中の搬送ベルトの振動等の衝撃によるウエハの割れ等の不良が殆ど発生しなくなり、生産歩留まりが向上する。
【００４６】
また、支持手段におけるウエハを受ける部分が柔軟性を有する材料により形成されたことにより、乾燥・焼成処理中の搬送ベルトの振動等の衝撃によるウエハの割れ等の不良が殆ど発生しなくなり、生産歩留まりが向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態である太陽電池セルの製造装置の要部の概略側面図。
【図２】  図１の製造装置の搬送ベルトに取り付けられた支持部材にウエハを支持させた状態を示す平面図。
【図３】  支持部材と搬送ベルトの取り付け関係を示す正面断面図。
【図４】  支持部材と搬送ベルトの取り付け関係を示す側面図。
【図５】  支持部材と搬送ベルトとの取り付け関係を示す平面図。
【図６】  他の実施形態の支持部材と搬送ベルトの取り付け関係を示す正面断面図。
【図７】  他の実施形態の支持部材と搬送ベルトの取り付け関係を示す正面断面図。
【図８】  一般的な太陽電池セルの構造を模式的に示す断面図。
【図９】  従来の太陽電池セルの製造装置の搬送ベルトにウエハを支持させた状態を示す平面図。
【符号の説明】
２  ウエハ
９  搬送ベルト
１０  加熱炉
１１  支持部材（支持手段）
２４  シュータ
【図１】
0004046492.tif 000002
【図２】
0004046492.tif 000003
【図３】
0004046492.tif 000004
【図４】
0004046492.tif 000005
【図５】
0004046492.tif 000006
【図６】
0004046492.tif 000007
【図７】
0004046492.tif 000008
【図８】
0004046492.tif 000009
【図９】
0004046492.tif 000010