JPH0982993A - 薄膜加工装置 - Google Patents

薄膜加工装置

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JPH0982993A
JPH0982993A JP7236413A JP23641395A JPH0982993A JP H0982993 A JPH0982993 A JP H0982993A JP 7236413 A JP7236413 A JP 7236413A JP 23641395 A JP23641395 A JP 23641395A JP H0982993 A JPH0982993 A JP H0982993A
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JP
Japan
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substrate
thin film
roll
position detection
processing apparatus
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Pending
Application number
JP7236413A
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English (en)
Inventor
Kiyoo Saito
清雄 齋藤
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH0982993A publication Critical patent/JPH0982993A/ja
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

Landscapes

  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】可とう性基板上に形成した薄膜の基板縁部から
所定の距離の位置を、基板搬送時に連続してレーザ加工
するために、基板縁部の位置を正確に検出する。 【解決手段】基板縁部近傍の表面反射率より低い表面反
射率をもつ位置検出ロール4の円柱面に沿って基板1を
搬送し、反射型の光センサ5で反射率の差から基板縁部
の位置を検出する。そして検出した位置に対応してレー
ザビーム6を基板幅方向に動かす。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、可とう性基板上に
形成した薄膜を基板をロールツーロール搬送しながら加
工する薄膜加工装置に関する。
【0002】
【従来の技術】原料ガスのグロー放電分解や光CVDに
より形成される非晶質半導体薄膜は、気相成長法で形成
できる為に、大面積化が容易であること、また、形成温
度が低いために樹脂フィルムの様な可とう性を有する基
板に形成できるという特徴を有している。前記非晶質半
導体を使用する代表的な薄膜素子として、薄膜太陽電池
がある。
【0003】薄膜太陽電池は、結晶太陽電池に比べ、基
板内で容易に直列接続構造が形成できるという優れた特
徴を有している。特開平6−342924号公報で公知
の薄膜太陽電池の直列接続構造は、基板上の片面に第一
電極層、非晶質半導体層、第二電極層から成る薄膜太陽
電池積層体を、これと反対面に集電電極である第三電極
層を形成し、第三電極層を第一電極層および第二電極層
と基板に開けた孔を通して電気的に接続し、レーザ加工
法により薄膜太陽電池積層体および第三電極層を複数個
に分割して一つの単位太陽電池の第一電極層を隣接した
単位太陽電池の第二電極層と第三電極層を介して接続す
ることにより構成している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ロールツーロール搬送
する可とう性基板上の薄膜の分離加工は、ロールツーロ
ール搬送により一定速度で搬送される基板上の薄膜を巻
き出しロールと巻き取りロール間に位置するキヤンロー
ル上でレーザ加工することにより行い、基板搬送方向と
平行に薄膜を複数に分割している。薄膜の分割数は、キ
ヤンロール上に照射するレーザ光の数できまり、またパ
ターン幅は、レーザ光相互の間隔できまる。しかし、加
工位置は、基板縁部からの距離で決まっているため、基
板搬送方向と平行な加工を行うためには、基板縁部を連
続的に検出し、レーザ光出射位置を常に縁部と平行にな
るように制御する必要がある。
【0005】従来は、この位置制御を巻だしロールとキ
ヤンロール間の空間において、透過型光センサーを用い
て基板の縁部検出をしていたが、基板に薄膜を高温形成
すると基板縁部がカールし、さらにこのカールの状態も
積層膜の種類や膜厚により変化するため、正確な基板端
部を検出できなかった。本発明の目的は、上述の問題を
解決し、基板縁部の位置を正確に検出し、縁部に平行に
加工できる薄膜素子製造装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、長手方向に搬送される可とう性基板の
表面上に形成された薄膜の基板縁部から所定の距離にあ
る個所を連続的に加工する薄膜加工装置において、搬送
過程中の基板に円柱面で接触して回動可能の位置検出ロ
ールが設置され、この位置検出ロールの表面反射率が基
板の縁部近傍の表面反射率より低く、位置検出ロールに
対向して表面反射率の差から基板縁部の位置を検出する
センサおよび検出された基板縁部位置に対応して基板の
幅方向に加工手段を移動させる駆動手段を備えたものと
する。可とう性の基板縁部近傍の表面反射率より低い表
面反射率を有する位置検出ロールの円柱面に沿って基板
が通る際に、対向するセンサによって表面反射率の差か
ら基板縁部の位置を検出できる。この位置検出は、基板
が位置検出ロール面上に巻き付いた状態で行われるの
で、カールの影響は少なく、正確である。そして、この
位置に対応して加工手段を基板幅方向に移動させれば、
基板縁部と平行にそれから所定の距離にある個所で薄膜
を連続的に加工できる。加工手段がレーザ光出射光学系
であることが有効である。レーザ光加工は加工精度が高
いので、それだけ加工位置を正確な設定する必要がある
のである。基板の少なくとも縁部付近の表面が金属膜で
覆われ、位置検出ロールの表面が非金属材料よりなるこ
とがよい。薄膜太陽電池のように可とう性基板全面に金
属電極層が被着されている場合、通常用いられる金属製
のロールを位置検出ロールに用いても反射率の差が得ら
れないので、表面が非金属材料で覆われたロールを用い
る。位置検出ロールの表面が加工の際に発生する塵を定
着させる粘着性材料により覆われたことがよい。加工塵
が粘着性材料に定着することにより、薄膜の表面に加工
塵が付着することによる支障がなくなる。位置検出ロー
ルの表面が、少なくとも表面層が粘着性材料よりなり、
基板に接触しながら移動可能のベルトにより覆われたこ
とがよい。これにより、基板に接触する粘着性材料は、
常に加工塵の付着しない新鮮な面をもつことになり、薄
膜面からの加工塵除去効果が増し、加工塵の基板への再
付着おおそれもない。さらに、ベルトが加工により発生
する塵を除去する洗浄槽を経て循環されることがよい。
これにより、加工塵の定着したベルト面から加工塵が除
去されて再使用することができる。ベルトが粘着性材料
よりなるフィルムを粘着性材料が剥離しやすい材料より
なるフィルム上に接着剤を用いて接着してなることもよ
い。これによって、ベルトを巻回したときも粘着性材料
によるベルト間の粘着がなくなる。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明は、特に薄膜太陽電池の単
位太陽電池への分離のためにレーザ光加工によって行う
薄膜積層体あるいは電極膜のパターニングに有効に実施
できる。薄膜太陽電池の可とう性基板の全面に金属電極
膜が被着している場合、表面反射率の低いゴムを表面材
料とする位置検出ロールを用いる。位置検出ロールに加
工塵除去機能を持たせるときは、ロールの表面材料を粘
着ゴムとする。表面反射率の差より基板縁部の位置を検
出するセンサには、反射型の光センサを用いる。もちろ
ん、薄膜太陽電池の製造の際以外に行われる可とう性基
板上の薄膜加工においても同様に本発明は実施できる。
【0008】
【実施例】以下、共通の部分に同一の符号を付した図を
引用して本発明の実施例について説明する。図1に示す
ロールツーロール搬送基板上の薄膜加工装置は、送り室
11、加工室12、巻き取り室13よりなる。可とう性
基板1は、送り室11のコア21上から巻きほぐされ、
アイドルロール22より方向を変え、矢印31に示すよ
うに駆動ロール23と押さえロール24の間を通して搬
送することにより、巻き取り室13のコア25に巻き取
られる。加工室12には、基板1を巻き付ける直径15
0mmのキヤンロール2、それに対向するレーザ光出射
光学系3、基板1の縁部位置を検出する位置検出ロール
4、それに対向する位置に固定された検出センサ5が収
容されている。位置検出ロール4はゴムよりなる低反射
率表面を有する。図2は基板1の平面図、図3は図2の
A−A線断面図である。基板1は、厚さ50μmの耐熱
性のあるポリイミドフィルムで、一方の主面上に第一電
極層31としての銀薄膜、光電変換層32としてのa−
Si膜、第二電極層33としての酸化インジウム膜を積
層し、他方の主面上に第三電極層34としての銀層を形
成したものである。そしてこの第三電極層34を第一電
極層31と接続するために直列接続孔35、第二電極層
33と接続するために10mm間隔の集電孔36が基板
に開けられている。この装置を用いて次のように作動さ
せた。
【0009】図2に示すように、基板1の全面を覆う第
一電極層31上に、一定間隔で所定の外形の光電変換層
32、第二電極層33を積層してなる薄膜太陽電池10
が複数個形成されている。この基板1を薄膜太陽電池1
0の形成面を上にして巻かれたコア21上から実線で示
すように引き出し、コア25までのアイドルロール2
2、駆動ロール23および押さえロール24を用いて一
定速度でロールツーロール搬送した。弾性のある位置検
出ロール4の円柱面上に密着して通る基板1の縁部を、
基板1上の金属よりなる第一電極層31高反射率表面と
位置検出ロール4の低反射率表面との反射率の差から検
出センサ5で検知し、基板1の縁部のキヤンロール2の
表面上の所定の位置からの変位をセンサ5とリード線5
2で接続したセンサ信号処理部51を経て計測する。そ
して、その変位分だけ、送りねじ61の回転によりレー
ザ光源62と光ファイバ63で接続された出射光学系3
を基板1の搬送方向に直角に移動させたのち、レーザビ
ーム6により、矢印71方向に搬送される基板1上の第
二電極層33、光電変換層32、第一電極層31を加工
して直列接続孔35と集電孔36の間を通るパターニン
グライン7を形成する。このパターニングライン7によ
り、薄膜太陽電池10は単位太陽電池素子に分離され
る。次に、実線に示すように薄膜太陽電池10の形成面
を上にして巻き取られたコア25をコア21の位置に移
し点線のように引き出してロールツーロール搬送し、同
様にして基板縁部から所定の寸法だけ離れた位置で裏面
側の第三電極層を分離するパターニングラインを形成す
る。このパターニングラインが表面のパターニングライ
ン7と対向しない位置で直列接続孔35と集電孔36の
間を通るようにすれば、単位太陽電池素子の直列接続構
造ができ上がる。これらの太陽電池の搭載面は、点線で
示すように巻き取られたコア25では上となる。さら
に、直列接続された単位太陽電池間を基板1上で配線に
より接続し、可とう性基板1を適宜切断すれば、任意の
出力をもつ薄膜太陽電池モジュールを得ることができ
る。
【0010】図4はレーザ加工時に発生する加工塵を除
去する機構を付加した実施例を示す。ここで用いてる位
置検出ロール4は、図5に拡大して示すように、表面粘
着ゴム8で覆われている。この粘着ゴム8は低反射率表
面を形成すると共に、レーザ光6の照射により生ずる加
工塵を粘着して基板1の表面より除去する。しかし、こ
の実施例に用いる粘着性位置検出ロール4は、加工塵を
除去するために、粘着ゴム8が加工塵で覆われ粘着力が
劣化する。その結果、加工塵の除去不良や加工塵の絶縁
基板への再付着による薄膜分離抵抗の低下が問題とな
る。図6はその問題を解決した実施例を示す。
【0011】図6において、位置検出ロール4の表面
は、コア26上から巻きほぐされ、コア27上に巻き取
られる粘着性ベルト81で覆われている。粘着性ベルト
81は、図7に示すように粘着ゴム8よりなる粘着層が
ポリイミドフィルム82表面に接着剤83より接着され
たので、粘着ゴム8の常に清浄な粘着面が基板1の表面
に接して加工塵を除去する。こうして、上述の加工塵の
除去不良や加工塵の絶縁基板への再付着を防いだ。な
お、ポリイミドフィルム82には粘着ゴム8が接着しに
くいので、コア26あるいは27にベルト81を巻回し
たときにベルト相互が接着することがない。この実施例
に用いる粘着性ベルト81は一方向に搬送され、使い切
りである。図8に示す実施例では、この粘着性ベルト8
1を連続して使用できるようにした。
【0012】図8において、粘着性ベルト81は、位置
検出ロール4と洗浄ロール28との間に張られている。
ロール4、28を回転することにより、加工塵の付着し
た粘着性ベルト81を洗浄槽9中のイソプロピルアルコ
ール系洗浄液91に浸け、超音波発振器92を用いた超
音波洗浄法によって、粘着性ベルト81に付着した加工
塵を除去する。その後に、乾燥部93で温風を吹きつけ
ることにより、粘着性ベルト81を乾燥させ、再度加工
塵の除去を行うというサイクル機構を設けた。この機構
により、加工塵の除去不良や加工塵の基板への再付着を
防ぐとともに、位置検出ロールの粘着部の再生を同時に
おこなった。
【0013】
【発明の効果】本発明によれば、基板よりも表面反射率
の低い位置検出ロール上で反射率の差から基板縁部の位
置を検出することにより、基板上に薄膜を高温形成した
ときに生ずる基板縁部のカールの問題を解決してロール
ツーロール搬送薄膜加工を高精度で行うことができるよ
うになった。また、位置検出ロールの表面に粘着性をも
たせて、位置検出と加工塵除去を一つのロールで行うこ
とにより、装置コストを低減するとともに、粘着性ベル
トの使用により加工塵による粘着性位置検出ロールの粘
着力劣化の対策も可能で、加工性能の信頼性を高めた。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の薄膜加工装置の断面図
【図2】本発明の実施例の薄膜加工装置で加工される薄
膜を形成した薄膜太陽電池基板の平面図
【図3】図2の基板A−A線断面図
【図4】本発明の別の実施例の薄膜加工装置の断面図
【図5】図4の装置に用いられている位置検出ロールの
拡大断面図
【図6】本発明の他の実施例の薄膜加工装置の断面図
【図7】図6の装置に用いられている粘着性ベルトの拡
大断面図
【図8】本発明のさらに別の実施例の薄膜加工装置の断
面図
【符号の説明】
1 可とう性基板 2 キヤンロール 21、25、26、27 コア 23 駆動ロール 28 洗浄ロール 3 レーザ光出射光学系 31 第一電極層 32 光電変換層 33 第二電極層 34 第三電極層 4 位置検出ロール 5 検出センサ 6 レーザビーム 61 送りねじ 62 レーザ光源 7 パターニングライン 8 粘着ゴム 81 粘着性ベルト 9 洗浄槽 91 洗浄液 10 薄膜太陽電池 11 送り室 12 加工室 13 巻き取り室

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】長手方向に搬送される可とう性基板の表面
    上に形成された薄膜の基板縁部から所定の距離にある個
    所を連続的に加工する薄膜加工装置において、搬送過程
    中の基板に円柱面で接触して回動可能の位置検出ロール
    が設置され、この位置検出ロールの表面反射率が基板の
    縁部近傍の表面反射率より低く、位置検出ロールに対向
    して表面反射率の差から基板縁部の位置を検出するセン
    サおよび検出された基板縁部位置に対応して基板の幅方
    向に加工手段を移動させる駆動手段を備えたことを特徴
    とする薄膜加工装置。
  2. 【請求項2】加工手段がレーザ光出射光学系である請求
    項1記載の薄膜加工装置。
  3. 【請求項3】基板の少なくとも縁部付近の表面が金属膜
    で覆われ、位置検出ロールの表面が非金属材料により覆
    われた請求項1あるいは2記載の薄膜加工装置。
  4. 【請求項4】位置検出ロールの表面が加工の際に発生す
    る塵を定着させる粘着性材料により覆われた請求項1な
    いし3のいずれかに記載の薄膜加工装置。
  5. 【請求項5】位置検出ロールの表面が、少なくとも表面
    層が粘着性材料よりなり、基板に接触しながら移動可能
    のベルトにより覆われた請求項4記載の薄膜加工装置。
  6. 【請求項6】ベルトが加工により発生する塵を除去する
    洗浄槽を経て循還される請求項5記載の薄膜加工装置。
  7. 【請求項7】ベルトが粘着性材料よりなるフィルムを粘
    着性材料が剥離しやすい材料よりなるフィルム上に接着
    剤を用いて接着してなる請求項5あるいは6記載の薄膜
    加工装置。
JP7236413A 1995-09-14 1995-09-14 薄膜加工装置 Pending JPH0982993A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006193308A (ja) * 2005-01-17 2006-07-27 Hitachi Displays Ltd フィルム材の剥離方法及び装置
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JP2017209687A (ja) * 2016-05-23 2017-11-30 株式会社リコー 光加工装置
CN114653526A (zh) * 2022-04-01 2022-06-24 南通厉秣纺织有限公司 一种具有自适应覆膜打包功能的无纺布生产设备

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