[发明专利]沟槽加工工具及沟槽加工方法

说明书

技术领域

本发明有关于一种沟槽加工工具，特别是有关于使用于制造黄铜矿(chalcopyrite)化合物太阳电池或非晶(amorphous)硅太阳电池等积成型薄膜太阳电池时的沟槽加工的沟槽加工工具、以及使用该沟槽加工工具的沟槽加工方法。

在此，所谓的黄铜矿化合物，除了CIGS(Cu(In，Ga)Se₂)之外，还包括CIGSS(Cu(In，Ga)(Se，S)₂)、CIS(CuInS₂)等。

背景技术

在使用黄铜矿化合物半导体等作为光吸收层的薄膜太阳电池中，一般在基板上串联连接形成有多个单位晶格(unit ce11)的积成型构造。

现对现有习知的黄铜矿化合物积成型薄膜太阳电池的制造方法进行说明。图6(a)、图6(b)及图6(c)，表示CIGS薄膜太阳电池的制造步骤的示意图。首先，如图6(a)所示，在由碱石灰玻璃(SLG)等构成的绝缘基板1上，借由溅镀法形成有成为正极侧的下部电极的Mo电极层2之后，对形成光吸收层前的薄膜太阳电池基板，借由刻划加工形成下部电极分离用的沟槽S(P1步骤)。

之后，如图6(b)所示，在Mo电极层2上，借由蒸着法、溅镀法等形成由化合物半导体(CIGS)薄膜所构成的光吸收层3，在其上，借由CBD法(化学溶液沉积法)形成用以异质接合的由ZnS薄膜等所构成的缓冲(buffer)层4，在其上，形成由ZnO薄膜所构成的绝缘层5。而且，相对于形成透明电极层前的薄膜太阳电池基板，在从下部电极分离用的沟槽S往横方向远离既定距离的位置，借由刻划加工形成到达至Mo电极层2的电极间接触用的沟槽M1(P2步骤)。

接着，如图6(c)所示，从绝缘层5之上形成由ZnO:Al薄膜所构成的作为上部电极的透明电极层6，作为具备有利用光电转换而发电必要的各机能层的太阳电池基板，借由刻划加工形成到达至下部的Mo电极层2的电极分离用的沟槽M2(P3步骤)。

在上述的制造积成型薄膜太阳电池的步骤中，作为借由刻划进行沟槽加工沟槽M1及M2的技术，是使用机械式的刻划法。

机械式的刻划法，例如，如在专利文献1及2所揭示般，借由将前端成为前端尖细状的金属针(needle)等的沟槽加工工具的刀刃前端，施予既定的压力而按压于基板并同时移动，而加工电极分离用的沟槽的技术。

如于专利文献1及2所揭示般的机械式刻划法，将沟槽加工工具的刀刃前端的形状变成为前端尖细的针状，但严格来说，压接薄膜太阳电池的部分为了使接触面积变广而以成为平坦的方式将前端切成大致水平。亦即，如图7所示，将前端部分71成为圆锥梯状，且将底面72成为平坦。将如此形状的沟槽加工工具7，用以形成薄膜太阳电池基板的沟槽的薄膜按压，同时沿着刻划预定线移动，借此进行沟槽加工。

在前端部分使用圆锥梯状的沟槽加工工具的情形，存在沟槽附近的薄膜不规则地大片地剥落，甚至去除了不必要去除的部分，存在太阳电池的性能及良率降低的问题点。此外，一旦随着沟槽加工工具的使用而使刀刃前端产生磨耗，前端部分由于是圆锥梯状，因此刀刃前端的尺径将变大，其结果为，被刻划的沟槽宽度逐渐地变宽。因此，无法长时间地持续使用相同的刀刃前端，或无法进行研磨而重复使用。

在此，有鉴于如此般的问题点，本发明人于先前已提出如专利文献3所示的沟槽加工工具。

图8表示在上述专利文献3所揭示的沟槽加工工具的立体图。该形成沟槽的沟槽加工工具8，由圆柱状的本体81，与一体地形成于该前端部分的刀刃前端区域82所构成，且以超硬合金或烧结钻石等硬质材料制造。刀刃前端区域82，由长方形的底面83、从底面83的短边方向的端边立起成直角的前面84及后面85，与从底面83的长边方向的端边立起成直角而成为相互平行面的左、右侧面88、89所构成。借由底面83与前面84、后面85而形成的角部分别成为刀刃前端86、87。

根据如此的沟槽加工工具8，刀刃前端部分的左右侧面成为平行面，因此刀刃左右宽度的尺寸不会产生变化，即使是磨耗之后，刀刃的左右宽度为固定，能够维持被刻划的沟槽宽度。

此外，沟槽加工工具的前面84或后面85相对于太阳电池基板的表面往进行方向侧倾斜，借由前面84或后面85与底面83而形成的角部，亦即刀刃前端86或刀刃前端87以近乎点接触的线接触与太阳电池基板接触，而具有能够滑顺地进行薄膜的剥离，且能够形成直线状、美丽的刻划线的优点。

专利文献1：日本专利特开2002-094089号公报

专利文献2：日本专利特开2004-115356号公报