(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に多数の太陽電池セルを形成し、それらを直列に接続する回路を作製するために、前記基板に多数の溝加工を施してパターニングする集積型薄膜太陽電池の製造装置において、
前記基板に溝加工を施すための複数の工具と、前記工具に所定の圧力を加える機構を備えた複数の工具ユニットと、前記各工具ユニットに設けられ、各工具ユニットの位置を固定するために連結或いは開放する把持機構と、前記把持機構により把持される被把持ガイドと、前記工具ユニットの位置を移動させる電動機と、前記電動機の動力を伝達する動力伝達機構と、前記各工具ユニットに設けられ、前記動力伝達機構により伝達された動力を前記工具ユニットの直動動作に変換する動力変換機構と、前記各工具ユニットに設けられ、前記動力変換機構と前記工具ユニットとを連結或いは開放するためのクラッチとで構成される工具間隔調整機構を備え、
前記電動機と前記動力伝達機構の組合せを上下に複数設け、上部に設けられた電動機と動力伝達機構の組合せには、長尺の工具ユニットを取り付け、下部に設けられた電動機と動力伝達機構の組合せには、短尺の工具ユニットを取り付け、前記工具ユニットを交互に千鳥状に配置して工具ユニット間隔を狭くすることを特徴とする集積型薄膜太陽電池の製造装置。
【請求項２】
各工具ユニットに設けられた把持機構およびクラッチの連結或いは開放することにより、複数の工具ユニットを選択的に動作させることを特徴とする請求項１記載の集積型薄膜太陽電池の製造装置。
【請求項３】
すべてのクラッチを連結し、すべての把持機構を開放した状態で電動機を動作させることにより、すべての複数の工具ユニットを一括して動作させ、パターニング加工のピッチ送り行うことを特徴とする請求項１記載の集積型薄膜太陽電池の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、集積型薄膜太陽電池の所定の層をメカニカルに溝加工してパターニングを行う集積型薄膜太陽電池の製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
集積型薄膜太陽電池では、１枚の基板上に多数の太陽電池セルを形成し、それらを直列に接続する回路を作製するために１枚の基板に多くの溝加工を施す。一般にこの工程をパターニング工程と呼び、レーザやエッチングを用いる公知の加工手段のほか、金属やセラミックス、ダイヤモンド等の硬度の高い材料の工具を用いてメカニカルに加工する公知の手段などが採用されている。いずれの場合も高いスループットが要求されるため、例えば、装置に多数の工具を設け、一度の走査で同時に多数の溝加工を行う方法が採られている（例えば、特許文献１参照）。上記従来技術では、複数ある工具の間隔を調整する機構については述べられていないが、太陽電池の出力を適正化するためには、パターニングの間隔を調整する必要があるため、工具の間隔の調整機構は重要である。
図９は従来の集積型薄膜太陽電池における工具間隔の調整機構の一例を説明する図である。１は表面に金属薄膜や半導体薄膜、透明導電膜等が成膜された基板である。２は基板１を保持する加工台、３は基板１を溝加工する複数の工具である。４は工具３に圧力を加える機構を備えた複数の工具ユニットであり、上記で述べた様にスループットを高めるために多数配置している。１１は各工具ユニット４間の間隔を変更（短縮又は延長）する方向に設置された工具ユニット４のガイドである。１２はガイド１１に沿って工具ユニット４の間隔を変更（短縮又は延長）するための位置調整ねじである。１３は位置調整の基準となる基準ベースであり、位置調整ねじ１２がはまる部分にねじ穴が切ってある。１４は位置調整ねじ１２を基準ベース１３に固定するための位置固定ナットである。
パターニングの間隔を変更する場合は、工具３の間隔を変更する必要があり、間隔を変更したい工具ユニット４の位置を固定している位置固定ナット１４を緩め、位置調整ねじ１２を回して工具ユニット４の位置を調整し、工具ユニット４が所定の位置に来た時点で回転を止めて位置固定ナット１４を締めて工具ユニット４の位置を固定する。
このように構成されているため、パターニングの間隔を変更する場合に、多数ある工具ユニット４の間隔を逐一調整する必要があり、尚且つ工具ユニット４の位置精度は高精度が求められるため、パターニング間隔の変更には非常に手間が掛かった。
図１０は上記の問題を解決するべく使用される従来の集積型薄膜太陽電池における工具間隔の調整機構の改良例を説明する図である。これによると工具ユニット４がガイド１１により保持される構造は、図９の従来例と同様であるが、複数ある工具ユニット４のそれぞれに動力変換機構９を取付け、尚且つそれぞれに動力伝達機構８と動力伝達機構８を動作させる電動機７を接続する構造を備えている。これにより、電動機７を駆動させることで、全ての工具ユニット４の位置を電動で調整することが可能となり、工具３の間隔を調整する手間が大幅に軽減され、高精度を実現することも可能である。
しかし、このような機構は工具ユニット４の数が比較的少ない場合は良いが、スループットを高めるために工具ユニット４の数を増やすに従って機構設置スペースが極端に大きくなり、引いては装置全体のフットプリントが大きくなる問題があった。また、電動機７、動力伝達機構８などの構成品が多数になるために製造コストが高くなり、尚且つこのような機構を高精度に組立・調整する必要があるために、装置組立時、メンテナンス時に多大な労力を割く必要があった。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１１９０４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記で述べたように、図９に示す従来の集積型薄膜太陽電池における工具間隔の調整機構の構成では、パターニングの間隔を変更する場合に、多数ある工具ユニット４の間隔を逐一調整する必要があり、尚且つ工具ユニット４の位置精度は高精度が求められるため、パターニング間隔の変更には非常に手間が掛かるという問題があった。
また、図１０に示す従来の集積型薄膜太陽電池における工具間隔の調整機構の改良例では、工具３の間隔を容易に調整するために工具ユニット４毎に電動機構を備えるため、機構設置スペースが非常に大きくなり、引いては装置全体の設置スペースが大きくなる問題があった。また、電動機構などの構成品が多数になるために製造コストが高くなり、尚且つこのような機構を高精度に組立・調整する必要があるために、装置組立時、メンテナンス時に多大な労力を割く必要があるという問題があった。
【０００５】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、パターニングのピッチ変更に簡便に対応できる集積型薄膜太陽電池の製造装置を低コストで提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る集積型薄膜太陽電池の製造装置においては、基板上に多数の太陽電池セルを形成し、それらを直列に接続する回路を作製するために、基板に多数の溝加工を施してパターニングするものにおいて、基板に溝加工を施すための複数の工具と、工具に所定の圧力を加える機構を備えた複数の工具ユニットと、各工具ユニットに設けられ、各工具ユニットの位置を固定するために連結或いは開放する把持機構と、把持機構により把持される被把持ガイドと、工具ユニットの位置を移動させる電動機と、電動機の動力を伝達する動力伝達機構と、各工具ユニットに設けられ、動力伝達機構により伝達された動力を工具ユニットの直動動作に変換する動力変換機構と、各工具ユニットに設けられ、動力変換機構と工具ユニットとを連結或いは開放するためのクラッチとで構成される工具間隔調整機構を備え、電動機と動力伝達機構の組合せを上下に複数設け、上部に設けられた電動機と動力伝達機構の組合せには、長尺の工具ユニットを取り付け、下部に設けられた電動機と動力伝達機構の組合せには、短尺の工具ユニットを取り付け、工具ユニットを交互に千鳥状に配置して工具ユニット間隔を狭くするものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、複数ある工具ユニットそれぞれに位置固定用の把持機構を備えることで、任意の工具ユニットの位置を固定或いは開放することができ、また工具ユニットそれぞれに直動動作させる動力を選択的に連結或いは開放するクラッチを備えることで、任意の工具ユニットを電動で移動させることができる。これにより手間の掛かる工具間隔の調整を短時間で高精度に実現することが可能となる。また、電動機及び動力伝達機構は基本的に一式で良く、各工具ユニットには安価な把持機構とクラッチのみを備えれば良いために、装置コストが低減できる。また、電動機及び動力伝達機構が基本的に一式で良いため、組立、調整、メンテナンスに割く労力が大幅に軽減でき、さらには省スペース性にも優れている。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１における集積型薄膜太陽電池の製造装置の概略構成を示す説明図、図２はこの発明の実施の形態１における集積型薄膜太陽電池の製造装置のクラッチ及び把持機構の動作を説明するための説明図、図３〜図６はこの発明の実施の形態１における集積型薄膜太陽電池の製造装置の動作を説明するための説明図である。
【０００９】
図１において、１は表面に金属薄膜や半導体薄膜、透明導電膜等が成膜された基板である。２は基板１を保持する加工台、３は基板１を溝加工する複数の工具である。工具３の材料としては、硬度の高い超鋼やセラミックス、ダイヤモンド、あるいはダイヤモンド状炭素膜（ＤＬＣ：diamond-like-carbon）やＴｉＮなどの高硬度コーティングを施したものが使用される。４は工具３に所定の圧力を加える機構を備えた複数の工具ユニット（Ｔ１〜Ｔｎ）であり、スループットを高めるために多数配置されている。５は各工具ユニット４に設けられ、工具ユニット４の位置を固定するための例えばブレーキ等からなる把持機構である。６は各工具ユニット４の位置を固定する把持機構５が把持する被把持ガイドであり、各工具ユニット４が直動動作するためのガイドとしての機能も有する。７は各工具ユニット４の位置を移動させるための電動機、８は電動機７の動力を伝える例えばボールねじ等からなる動力伝達機構である。９は動力伝達機構８により伝達された動力を工具ユニット４の直動動作に変換する例えばボールねじナット等からなる動力変換機構である。１０は動力変換機構９と工具ユニット４を連結、或いは開放するクラッチであり、連結時には電動機７の動力を工具ユニット４に伝え、開放時には電動機７の動力を切り離す役割を持っている。上記複数の工具３、複数の工具ユニット４、把持機構５、被把持ガイド６、電動機７、動力伝達機構８、動力変換機構９およびクラッチ１０により工具間隔調整機構が構成される。
【００１０】
図２（ａ）〜（ｄ）にクラッチ１０と把持機構５の連結、開放の状態を示す。図２において、連結状態を黒塗り、開放状態を白抜きで表している。すなわち、図２（ａ）はクラッチ１０及び把持機構５が共に開放状態、図２（ｂ）はクラッチ１０が連結状態、把持機構５が開放状態、図２（ｃ）はクラッチ１０が開放状態、把持機構５が連結状態、図２（ｄ）はクラッチ１０及び把持機構５が共に連結状態をそれぞれ示している。
【００１１】
次に、この発明の動作について、図３〜図６により説明する。なお、クラッチ１０と把持機構５の連結、開放の状態は、連結状態を黒塗り、開放状態を白抜きで表している。
図３において、工具ユニットＴ５のみを右側に移動する場合を例に説明する。動作前はすべての把持機構５が連結状態にあり、すべてのクラッチ１０が開放状態にある。次に、図４において、工具ユニットＴ５のクラッチ１０のみを連結し、把持機構５のみを開放する。続いて、図５において、電動機７を動作させると、電動機７の動力は動力伝達機構８、動力変換機構９を経由して伝達され、さらに連結状態にある工具ユニットＴ５のクラッチ１０のみが動力を伝達し、工具ユニットＴ５を移動させる。一方、工具ユニットＴ５以外のクラッチ１０は動力変換機構９の動力を工具ユニット４に伝えず、尚且つ把持機構５で位置固定されているため工具ユニット４は移動しない。続いて、図６において、工具ユニットＴ５が目的の位置まで到達すると、把持機構５を連結状態にし、クラッチ１０を開放することで一連の動作が終了する。これを各工具ユニット４に対して行うことで工具間隔の調整が完了する。
【００１２】
上記の動作により、従来の集積型薄膜太陽電池における工具間隔の調整機構のような煩わしい調整動作を必要とせずに工具ユニット４を高精度に簡便に移動させることができる。また、工具ユニット４が複数あっても電動機７と動力伝達機構８は一式で構成されるため、工具ユニット４と同数の電動機７と動力伝達機構８を備える従来の改良例に比べて製造コストが大幅に軽減でき、合わせて、組立、調整、メンテナンスの時間も大幅に短縮される。尚且つ、同じ理由により機器の設置スペースが削減されるため、装置の省スペース化が可能となる。
【００１３】
実施の形態２．
図７はこの発明の実施の形態２における集積型薄膜太陽電池の製造装置の概略構成を示す説明図である。
上記実施の形態１では、被把持ガイド６を工具ユニット４の直動ガイドとしての機能を兼用しているが、この実施の形態２においては、図７に示すように、耐荷重、耐モーメント向上等の目的で別に専用の上部直動ガイド１５、及び下部直動ガイド１６を設けても良い。
【００１４】
実施の形態３．
図８はこの発明の実施の形態３における集積型薄膜太陽電池の製造装置の概略構成を示す説明図である。
上記実施の形態１、２では、電動機７と動力伝達機構８の組合せ一式を設けているが、一式に限定されるものではない。すなわち、この実施の形態３においては、例えば図８に示すように、工具ユニット４の間隔を狭くする場合は、把持機構５やクラッチ１０の大きさが問題となってくるため、電動機７と動力伝達機構８の組合せを複数設け、工具ユニット４を千鳥状に配置させることで工具ユニット４の間隔を狭くすることが可能となる。図８では、電動機７と動力伝達機構８の組合せを二式設け、下部に設けられた電動機７と動力伝達機構８の組合せには、奇数の短尺の工具ユニット４（Ｔ１、Ｔ３、Ｔ５、Ｔ７）を取り付け、上部に設けられた電動機７と動力伝達機構８の組合せには、偶数の長尺の工具ユニット４（Ｔ２、Ｔ４、Ｔ６、Ｔ８）を取り付けている。
【００１５】
実施の形態４．
上記実施の形態１〜３では、工具３の間隔を個別に調整することを目的として使用したが、図１においてすべてのクラッチ１０を連結し、すべての把持機構５を開放した状態で電動機７を動作させると、すべての工具ユニット４が一括して動作するため、パターニング加工におけるピッチ送りを目的にして使用できる。これにより、工具間隔の調整とパターニングのピッチ送りが同じ機構で行えるため、製造コストが大きく低減でき、その他、省スペース化、組立、調整、メンテナンス作業の簡易化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】この発明の実施の形態１における集積型薄膜太陽電池の製造装置の概略構成を示す説明図である。
【図２】この発明の実施の形態１における集積型薄膜太陽電池の製造装置のクラッチ及び把持機構の動作を説明する説明図である。
【図３】この発明の実施の形態１における集積型薄膜太陽電池の製造装置の動作を説明する説明図である。
【図４】この発明の実施の形態１における集積型薄膜太陽電池の製造装置の動作を説明する説明図である。
【図５】この発明の実施の形態１における集積型薄膜太陽電池の製造装置の動作を説明する説明図である。
【図６】この発明の実施の形態１における集積型薄膜太陽電池の製造装置の動作を説明する説明図である。
【図７】この発明の実施の形態２における集積型薄膜太陽電池の製造装置の概略構成を示す説明図である。
【図８】この発明の実施の形態３における集積型薄膜太陽電池の製造装置の概略構成を示す説明図である。
【図９】従来の集積型薄膜太陽電池における工具間隔の調整機構の一例を示す説明図である。
【図１０】従来の集積型薄膜太陽電池における工具間隔の調整機構の改良例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００１７】
１  基板
２  加工台
３  工具
４  工具ユニット
５  把持機構（ブレーキ）
６  被把持ガイド
７  電動機
８  動力伝達機構（ボールねじ）
９  動力変換機構（ボールねじナット）
１０  クラッチ 
１１  ガイド
１２  位置調整ねじ
１３  ベース
１４  位置固定ナット
１５  専用の上部直動ガイド
１６  専用の下部直動ガイド
【図１】
0005007673.tif 000002
【図２】
0005007673.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
0005007673.tif 000006
【図６】
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【図７】
0005007673.tif 000008
【図８】
0005007673.tif 000009
【図９】
0005007673.tif 000010
【図１０】
0005007673.tif 000011