[发明专利]薄膜太阳电池的槽加工工具、方法及槽加工装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种制造薄膜太阳电池时使用的槽加工工具及使用槽加工工具的槽加工方法以及槽加工装置。

背景技术

在薄膜太阳电池，一般为在基板上串联有多个单元胞的集成型构造。作为薄膜太阳电池的一例，针对将黄铜矿化合物半导体用作光吸收层的黄铜矿化合物是薄膜太阳电池的制造方法进行说明。此外，黄铜矿化合物，除了CIGS(Cu(In,Ga)Se₂)以外，亦包含CIGSS(Cu(In,Ga)(Se,S)₂)、CIS(CuInS₂)等。

图7(a)～7(c)是显示CIGS薄膜太阳电池的制造过程的示意图。首先，如图7(a)所示，在由钠钙玻璃(SLG)等构成的绝缘基板1上，借由溅镀法形成作为正侧的下部电极的Mo电极层2后，对光吸收层形成前的薄膜太阳电池基板进行刻划加工以形成下部电极分离用的槽S。

之后，如图7(b)所示，在Mo电极层2上借由蒸镀法、溅镀法等形成由化合物半导体(CIGS)薄膜构成的光吸收层3，在其上借由CBD法(化学水浴沉积法)形成用于异质接合的由ZnS薄膜等构成的缓冲层4，在其上形成由ZnO薄膜构成的绝缘层5。接着，对透明电极层形成前的薄膜太阳电池基板，在从下部电极分离用的槽S往横方向离开既定距离的位置，借由刻划加工形成到达Mo电极层2的电极间接触件用的槽M1。

接着，如图7(c)所示，从绝缘层5之上形成由ZnO：Al薄膜构成的作为上部电极的透明电极层6，作为具备利用光电转换的发电所需的各功能层的太阳电池基板，借由刻划加工形成到达下部的Mo电极层2的电极分离用的槽M2。

在上述集成型薄膜太阳电池的制造过程，作为借由刻划对电极分离用的槽M1及M2进行槽加工的技术，使用激光刻划法与机械刻划法。

激光刻划法，例如专利文献1所揭示，照射借由电弧灯等连续放电灯使Nd：YAG结晶激发传送的激光，借此形成电极分离用的槽。此方法，对光吸收层形成后的薄膜太阳电池基板形成槽的情形，会有在刻划时因激光的热使光吸收层3的光电转换特性劣化的忧虑。

机械刻划法，例如专利文献2及3所揭示，是对前端为尖细状的金属针(针)等的槽加工工具的刃尖施加既定压力并使其按压于基板且移动，借此加工电极分离用的槽的技术。

专利文献1：日本特开平11-312815号公报

专利文献2：日本特开平2002-94089号公报

专利文献3：日本特开平2004-115356号公报

有鉴于上述现有的薄膜太阳电池及其制造过程存在的缺陷，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种新的薄膜太阳电池的槽加工工具、方法及槽加工装置，能够改进一般现有的薄膜太阳电池及其制造过程，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经过反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。

发明内容

专利文献2及3所揭示的机械刻划法中，槽加工工具的刃尖的形状虽为尖细的针状，但严格来说，为了使压接于薄膜太阳电池的部分的接触面积变广，前端大致水平地切断以呈平面。亦即，如图8所示，前端部分为尖细的圆锥梯形。将此种形状的槽加工工具8’按压于应形成薄膜太阳电池基板的槽的薄膜(上下两电极或光吸收层等的各种功能层)并同时沿着刻划预定线往Y方向相对移动，借此进行槽加工。

借由使用前端部分尖细的圆锥梯形的槽加工工具，能较稳定地进行槽加工。另一方面，薄膜会不规则地大幅剥离，无须除去的部分亦被除去，会有太阳电池的性能及产率降低的问题点。

因此，本发明的目的在于提供一种在对薄膜太阳电池基板的光吸收层或电极膜等的各种功能层加工槽时，产率佳且可抑制光电转换效率等的产品性能降低地加工的薄膜太阳电池的槽加工工具及使用此槽加工工具的槽加工方法以及槽加工装置。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种薄膜太阳电池的槽加工工具，其中由棒状的本体与形成在本体前端的圆锥梯状的刃尖区域构成；刃尖区域具有底面与从底面朝向本体延伸的侧面；借由底面与侧面形成的角部构成刃尖；从底面朝向本体变细地形成。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

前述的薄膜太阳电池的槽加工工具，其中底面的宽度为30μm以上、100μm以下。

前述的薄膜太阳电池的槽加工工具，其中借由底面与侧面形成的刃尖的角度为65°以上、85°未满。