可撓性基板の穴あけ加工方法、薄膜基板の貫通孔加工装置、および薄膜太陽電池の製造装置
【課題】 製品コストを低減できる可撓性基板の穴あけ加工方法、薄膜基板への貫通孔加工装置、および薄膜太陽電池の製造装置を提供する。
【解決手段】 金型ユニット５ａ，５ｂの可動金型は、それぞれ前後スライドユニット４２ａ，４２ｂの上に載置され、水平方向に移動可能となっている。金型ユニット５ａの加工孔形成部５１には、その上下方向に離間して互いに水平状態に保持された下部搬送ロール５３ａと上部搬送ロール５２ａが配置され、可撓性基板１が加工孔形成部５１の下から上に、鉛直方向に搬送される。また、金型ユニット５ｂの加工孔形成部５１には、その上下方向に離間して互いに水平状態に保持された上部搬送ロール５２ｂと下部搬送ロール５３ｂが配置され、可撓性基板１が加工孔形成部５１の上から下に、鉛直方向に搬送される。
【解決手段】 金型ユニット５ａ，５ｂの可動金型は、それぞれ前後スライドユニット４２ａ，４２ｂの上に載置され、水平方向に移動可能となっている。金型ユニット５ａの加工孔形成部５１には、その上下方向に離間して互いに水平状態に保持された下部搬送ロール５３ａと上部搬送ロール５２ａが配置され、可撓性基板１が加工孔形成部５１の下から上に、鉛直方向に搬送される。また、金型ユニット５ｂの加工孔形成部５１には、その上下方向に離間して互いに水平状態に保持された上部搬送ロール５２ｂと下部搬送ロール５３ｂが配置され、可撓性基板１が加工孔形成部５１の上から下に、鉛直方向に搬送される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物理的加工による可撓性基板への穴あけ加工方法、具体的には薄膜基板への貫通孔加工装置、および薄膜太陽電池の製造装置に関し、とくに可撓性基板の所定位置に複数個の貫通孔を形成する穴あけ加工方法、薄膜基板への貫通孔加工装置、および薄膜太陽電池の製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
薄膜太陽電池は、薄型で軽量、製造コストの安さ、大面積化が容易であることなどから、今後の太陽電池の主流となると考えられているものであって、業務用、一般住宅用として建物の屋根や窓などにとりつけて電力供給に利用されるなど、その需要が広がってきている。
【０００３】
図７は、プラスチックフィルムを基板とした薄膜光電変換素子を示す斜視図である。基板７１の表面に形成した単位光電変換素子７２および基板７１の裏面に形成した接続電極層７３はそれぞれ複数の単位ユニットに分離され、それぞれの分離位置が表裏の各面でずらして形成されている。単位光電変換素子７２には、基板７１上に下電極層７４とアモルファス半導体部分である光電変換層７５が積層され、光電変換層７５の一部分を覆うように透明電極層７６が形成されている。
【０００４】
このため、単位光電変換素子７２の光電変換層７５で発生した電流は、まず透明電極層７６に集められる。単位光電変換素子７２の透明電極形成領域には集電孔７７が形成されていて、これらの集電孔７７を介して背面の接続電極層７３に電流が通じている。さらに、単位光電変換素子７２の透明電極形成領域の外側には、基板７１裏面の接続電極層７３に達するように接続孔７８が形成されている。これにより、光電変換層７５で発生した電流が、この接続孔７８を介して一方の接続電極層７３から他方の単位光電変換素子７２の下電極層７４に流れるように、隣接する単位光電変換素子７２，７２が互いに直列接続されることになる。
【０００５】
この薄膜太陽電池は、電気絶縁性を有する基板７１の表面に下電極層７４、光電変換層７５、透明電極層７６を順次積層してなる単位光電変換素子７２と、基板７１の裏面に形成した接続電極層７３とを備えている。そして、単位光電変換素子７２および接続電極層７３は互いに位置をずらして単位部分に分離され、透明電極層７６の形成領域外側に形成した電気的直列接続用の接続孔７８および透明電極層７６の形成領域内に形成した集電孔７７を介して表面上の互いに分離され隣り合う単位光電変換素子７２が電気的に直列に接続された薄膜光電変換素子として構成されている。
【０００６】
つぎに、このような薄膜光電変換素子の一例として、穴あけなどを必要とする薄膜太陽電池の製造方法について説明する。
図８は、薄膜太陽電池の簡略化した製造工程を説明するための断面図である。同図（ａ）には基板としてのプラスチックフィルム８１を示す。同図（ｂ）では、プラスチックフィルム８１に接続孔７８となる貫通孔８８を形成する。同図（ｃ）では、接続電極層７３および下電極層７４として、それぞれプラスチックフィルム８１の各面に第３電極層８３と第１電極層８４とを形成する。同図（ｄ）では、第３電極層８３と第１電極層８４を貫通するように、貫通孔８８と所定の距離離れた位置に集電孔７７となる複数の貫通孔８７を加工する。
【０００７】
同図（ｅ）の工程では、光電変換層７５となる半導体層８５を成膜する。同図（ｆ）では、半導体層８５の上に光を通過する透明電極層７６として、第２電極層８６を形成する。同図（ｇ）では、第３電極層８３の上に第２電極層８６と電気的コンタクトをとるように、第４電極層８９を形成する。この後、レーザビームを用いて、プラスチックフィルム８１の両側の薄膜を分離加工して、図７に示すような直列接続構造の薄膜太陽電池が形成される。
【０００８】
なお、図７においては、基板７１の裏面の第３電極層８３、第４電極層８９を電気的に一層の接続電極層７３として図示した。図８では、集電孔７７となる貫通孔８７内において第２電極層８６に第４電極層８９が重ねて形成され、それらが互いに接続された状態を示している。
【０００９】
このような薄膜太陽電池の製造工程において、貫通孔８８を形成する工程および複数の貫通孔８７を形成する工程は、従来からポンチを用いた打ち抜き加工、またはレーザ光などのエネルギビームを用いるレーザ加工によって実施されていた。しかし、レーザ加工においてはＹＡＧレーザなどの赤外レーザの場合には、熱加工により孔の内面と周辺に凹凸が形成され、電極層が分離しやすくなる問題があった。一方、エキシマレーザなど短波長レーザを用いることによって凹凸の形成されない加工が可能ではあるが、量産性に劣り、運転コストが高いことなどから適用が困難であった。
【００１０】
そこで、ポンチを用いた打ち抜き加工に関して、本件の出願人は、後述する特許文献１に記載するような量産性に富む連続開孔加工装置を提案している。図９は、特許文献１に記載された薄膜太陽電池の製造装置における開孔装置の断面模式図であって、基板搬送手段と貫通孔加工手段と加工位置検出孔加工手段とを備えている。巻出しロールＲ１から送り出された可撓性基板１ａは、まず所定位置に所定数の加工位置検出孔が加工位置検出用の孔開孔部Ｐ３で開けられる。つぎに加工位置検出器Ｓ２，Ｓ１を備えた集電孔開孔部Ｐ２、および接続孔開孔部Ｐ１により、順次に集電孔および接続孔が開けられる。その後、洗浄装置Ｗで洗浄され、巻取ロールＲ２に巻き取られる。基板搬送手段では、各種の孔位置に対応して、加工位置検出用の孔を基準にして、可撓性基板１ａの搬送方向および搬送距離が制御される。
【００１１】
図１０は、従来の開孔装置の開孔部を拡大して示す模式図である。開孔部は、断面が基板１ａの孔形状のポンチＰと、ポンチＰと同じ断面形状の開孔部（ポンチ孔）を有するストリッパプレートＰｓと、同じ開口部を有するダイＤとからなる。ダイＤとポンチＰとは所定のクリアランスＣを有するように構成されている。ダイＤとストリッパプレートＰｓ上に搬送され停止した可撓性基板１ａを、ダイＤとストリッパプレートＰｓにより押さえられた状態でポンチＰにより打ち抜くことにより、可撓性基板１ａの所定位置に貫通孔が開けられる。
【００１２】
このような開孔装置では、ポンチＰとダイＤは１つの金型に多数個形成され、ポンチ間ピッチ、ダイ間ピッチおよびポンチ径・ダイ孔径は高精度に仕上げられる。すなわち、可撓性基板１ａへの加工形状は３〔ｍｍ〕直径以下、あるいは四角形・多角形の１６〔ｍｍ2〕以下の大きさで孔を形成することが可能である。また、この種の穴あけ機械の打ち抜き滓（スラグ）の排除方法には、ダイＤ側にエア導入ノズルを形成し、抜き滓をエア噴射力で排出する方法が知られている。
【００１３】
また、市販の金型プレス装置は、通常ダイＤとポンチＰの構成でダイＤ側にポンチＰの駆動をガイドするポストが固定され、ポンチＰを形成する上型（可動金型）が上下動することによって打ち抜き加工が実施される。この金型プレス装置では、１分間に１２０回などの高速穴あけ加工を実施するために、可動金型をその自重に抗して所定の高さだけを持上げるなどの大きな動力が必要であり、プレス機自体のフレーム剛性が必要となるため、高価な大型プレス機の使用が必要となる。
【特許文献１】特開平８−１３９３５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
このようなポンチを用いてプラスチックフィルムなどの可撓性基板を打ち抜くために必要なプレス力は、１〔ｋＮ〕程度で十分である。ところが、ポンチを形成する金型の自重が大きく、それを高速に上下動作させるための力は２００〔ｋＮ〕となるために、大型かつ高価な金型プレス装置が必要となる。また、金型プレス装置が大型であると、駆動装置（プレス装置）が大きくなり、建屋高さや設置スペースの点などでも問題となり、装置自体の価格が高くなるだけでなく、大型駆動装置であるためにその駆動時の騒音や振動も大きい。したがって、電気代などのランニングコストや安全面で作業環境が低下しやすく、これらの改善防止のために相当のコストを要するという問題があった。
【００１５】
さらに従来の開孔装置は、１１〔ｋＷ〕程度の大容量駆動モータを必要としていて、その使用電力が増大することにより装置のランニングコストが高くなる。また、開孔装置の設置スペースも、プレス機の大きさに応じた広さが必要となる。したがって、これらのコストが製品価格に反映されることになれば、薄膜太陽電池の価格が高くなってしまうという問題もあった。
【００１６】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、快適かつ安全な製造現場での作業を可能にして、かつ製品コストを低減できる可撓性基板の穴あけ加工方法、薄膜基板への貫通孔加工装置、および薄膜太陽電池の製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明では、上記問題を解決するために、可撓性基板を鉛直状態に保持して水平方向に搬送し、前記可撓性基板を挟むように、固定金型、可動金型を前記可撓性基板のそれぞれ表裏面側に配置し、前記可撓性基板の搬送方向とは直交する水平面内で、前記可動金型を往復駆動することによって、前記可撓性基板に穴あけ加工を施すようにしたことを特徴とする可撓性基板の穴あけ加工方法が提供される。
【００１８】
また、本発明は送り部からロール状に巻かれた薄膜基板をステップ搬送して、前記薄膜基板に複数の貫通孔を連続して加工形成する貫通孔加工装置であって、前記薄膜基板を鉛直状態に保持して搬送する基板搬送手段と、前記基板搬送手段により搬送中の薄膜基板の所定位置に複数の貫通孔を同時に加工するためのダイ部とポンチ部を有する金型手段と、前記金型手段の可動金型を固定金型に対して、その自重を支えながら水平方向に前後移動可能とする摺動手段と、を備えたものである。
【００１９】
さらに、本発明では、可撓性基板を貫通する接続孔および集電孔が形成される薄膜太陽電池を製造する薄膜太陽電池の製造装置が提供される。この薄膜太陽電池の製造装置は、前記可撓性基板を鉛直状態に保持して搬送する基板搬送手段と、前記可撓性基板の所定位置に前記接続孔および前記集電孔を順次に加工するためのダイ部とポンチ部を有する金型手段と、前記金型手段の可動金型を固定金型に対して、その自重を支えて水平方向に前後移動可能とする摺動手段と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、穴あけ加工に要する駆動力が大幅に低減できるから、製造装置を構成するためのフレームが小さくなって、装置自体の小型化・省スペース化が達成でき、さらに運転動力が低減できることから省電力化も達成できる。また、装置コスト・搬入コスト・ランニングコスト・建屋コストなどを大幅に低減できる利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面を参照してこの発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る薄膜太陽電池の製造装置を示す側面図である。
図１において、薄膜太陽電池の製造装置は可撓性基板１がロール状に巻かれた送りコア２１を備えた送り部２と、基板位置検出用のセンサユニット部３と、２台の金型ユニット５ａ，５ｂを備えた加工部４と、巻取コア６２を備えた巻取部６とから構成されている。送り部２では、ロール状に巻かれた可撓性基板１が送りコア２１にセットされ、複数の送りロール２２ａ〜２２ｄに掛け渡され、加工部４の下部搬送ロール５３ａに向かって水平に送り出されている。基板位置検出用のセンサユニット部３は送り部２と加工部４の間に配置され、加工部４に送り出される可撓性基板１の送り量を検出して、そのステップ搬送を制御している。
【００２２】
加工部４には、ベース架台４１上で２つの金型ユニット５ａ，５ｂがベースフレーム５４を中心にして、図示左右方向にそれぞれ配置されている。それぞれの金型ユニット５ａ，５ｂは後述する可動金型を駆動するためのアクチュエータ４５を備えるとともに、ダイとポンチを有する加工孔形成部５１が設けられている。これらの金型ユニット５ａ，５ｂの可動金型は、それぞれ前後スライドユニット４２ａ，４２ｂの上に載置され、水平方向に移動可能となっている。
【００２３】
これらの金型ユニット５ａ，５ｂに対して、２本の上部搬送ロール５２ａ，５２ｂと２本の下部搬送ロール５３ａ，５３ｂが設置され、それぞれの加工孔形成部５１で可撓性基板１の所定位置に複数の貫通孔を同時に加工するように構成されている。すなわち、金型ユニット５ａの加工孔形成部５１には、その上下方向に離間して、互いに水平状態に保持された下部搬送ロール５３ａと上部搬送ロール５２ａが配置され、可撓性基板１が加工孔形成部５１の下から上に、鉛直方向に搬送される。また、金型ユニット５ｂの加工孔形成部５１には、その上下方向に離間して、互いに水平状態に保持された上部搬送ロール５２ｂと下部搬送ロール５３ｂが配置され、可撓性基板１が加工孔形成部５１の上から下に、鉛直方向に搬送される。
【００２４】
巻取部６は、動力軸が設けられた巻取ロール６１と、可撓性基板１を巻き取る巻取コア６２と、搬送時に可撓性基板１のテンションを調整するテンション調整ユニット６３と、複数の巻取ロール６４ａ〜６４ｄとから構成されている。巻取部６には、加工部４での穴あけ加工が施された後、可撓性基板１が下部搬送ロール５３ｂから水平に送り込まれ、巻取ロール６４ａ〜６４ｄを経由して巻取コア６２に巻き取られる。
【００２５】
図２は、図１に示す製造装置の上面図である。
加工部４の金型ユニット５ａ，５ｂは、固定金型５５と可動金型５６に分けられる。ここでは、ベース架台４１の中央部にベースフレーム５４が設けられており、それぞれ２台の金型ユニット５ａ，５ｂの固定金型５５がベースフレーム５４に固定されている。また、アクチュエータ４５とともに金型ユニット５ａ，５ｂの可動金型５６は、それぞれの自重が前後スライドユニット４２ａ，４２ｂによって支えられている。各金型ユニット５ａ，５ｂのアクチュエータ４５は、それぞれ図の左右方向に配置されたプレスガイド５８に沿って可動金型５６を往復駆動したとき、固定金型５５に対して可動金型５６が並行に接離するように構成されている。
【００２６】
すなわち、これらの前後スライドユニット４２ａ，４２ｂは、ベース架台４１上で固定金型５５に対して、可動金型５６を水平方向に移動可能とする摺動手段を構成している。可撓性基板１は、送り部２の送りコア２１と巻取部６の巻取コア６２の間を左右方向に水平に搬送され、しかも各金型ユニット５ａ，５ｂの加工孔形成部５１において、その搬送方向が鉛直方向に変更されている。したがって、可動金型５６の自重を前後スライドユニット４２ａ，４２ｂによって受けとめるように構成した金型ユニット５ａ，５ｂでは、従来の金型プレス装置のように、可動金型をその自重に抗して所定の高さだけを持上げるなどの大きな動力が必要なくなる。
【００２７】
また、可撓性基板１の搬送制御は、センサユニット部３やテンション調整ユニット６３により、巻取部６の巻取コア６２における巻取力を均一にして、巻きズレを防ぐようにして巻き取ることができる。
【００２８】
図３は、薄膜太陽電池の製造装置を構成する金型ユニットの一部分を示す側断面図である。図４は、図３の金型ユニットにおいて、可動金型５６が後退した状態を示す側断面図である。いずれの図においても、２台の金型ユニット５ａ，５ｂのうちの１台のみを図示している。
【００２９】
前後スライドユニット４２ｂは、ベース架台４１上に固定された前後ガイド（ＬＭガイド）４３とスライダ４４によって構成され、アクチュエータ４５は前後ガイド４３に沿ってスライダ４４を水平方向に駆動するように構成されている。また、ベース架台４１上にはベースフレーム５４が固定され、ベースフレーム５４の左右両側には、それぞれ２台の金型ユニット５ａ，５ｂの固定金型５５が固着されている。固定金型５５の外面にはダイ５５ａが保持されており、その中央部分にダイ雌孔５５ｂが形成されている。固定金型５５のダイ５５ａ側で水平方向に延出されたプレスガイド５８，５８には、可動金型５６がブッシュ５８ａによって摺動自在に取り付けられている。金型ユニット５ｂの可動金型５６には、固定金型５５のダイ５５ａに対向する面に穴あけポンチ５６ａが設けられている。
【００３０】
金型ユニット５ｂのアクチュエータ４５は、これらのプレスガイド５８，５８の先端にナット５８ｂにより締着されている。このアクチュエータ４５は、サーボモータや油圧式シリンダおよびエア式シリンダなどであって、アクチュエータロッド４６を伸縮することによって、スライダ４４上に固着された可動金型５６がプレスガイド５８，５８に沿って前進、後退するように駆動制御できる。したがって、図４に示す後退位置に可動金型５６があるとき、可撓性基板１が加工孔形成部５１の上下方向に搬送され、所定位置で可撓性基板１が停止した直後に図３に示す位置に前進して、固定金型５５に可動金型５６がプレスされて、可撓性基板１の所定箇所に穴あけ加工が施される。
【００３１】
なお、ベース架台４１に設けられたベースフレーム５４には、固定金型５５のダイ雌孔５５ｂに連通して抜き滓排出口５７が形成されている。したがって、ベースフレーム５４に保持された固定金型５５のダイ雌孔５５ｂ内から、可撓性基板１にプレス孔をあけた際の抜き滓をエア吸引などによって排出することができる。
【００３２】
以上、この発明の薄膜太陽電池の製造装置は、送り部２からロール状に巻かれた可撓性基板１をステップ搬送して、可撓性基板１に複数の貫通孔を連続して加工形成するものであって、可撓性基板１を鉛直状態に保持して搬送する基板搬送手段と、この基板搬送手段により搬送中の可撓性基板１の所定位置に複数の貫通孔を同時に加工するためのダイ５５ａと穴あけポンチ５６ａを有する金型ユニット５ａ，５ｂと、これらの金型ユニット５ａ，５ｂの可動金型５６を固定金型５５に対して、その自重を支えながら水平方向に前後移動可能とする前後スライドユニット４２ａ，４２ｂとを備えている。
【００３３】
また、基板搬送手段は可撓性基板１をロール状に巻回した送りコア２１と、２台の金型ユニット５ａ，５ｂのそれぞれ上下方向に離間して配置され、互いに水平状態に保持された２本の上部搬送ロール５２ａ，５２ｂと２本の下部搬送ロール５３ａ，５３ｂとを備え、これらの上部搬送ロール５２ａ，５２ｂと下部搬送ロール５３ａ，５３ｂの間で可撓性基板１を鉛直方向に搬送することにより、金型の駆動部を水平に駆動するスライドユニットが構成され、金型駆動部の自重を支持し水平駆動に変換され、金型自重を低摩擦係数のスライドガイドで動かすことができるため、従来の１／１０以下の駆動力で穴あけ加工が可能となる。したがって、この薄膜太陽電池の製造装置は、今後の産業界における環境対策・省エネルギ化の取組みを前進させるうえで、極めて有効なものである。
【００３４】
図５は、本発明の第２の実施形態に係る薄膜太陽電池の製造装置を示す側面図であり、図６は、図５の製造装置を構成する１つの金型ユニットを示す側断面図である。
第２の実施形態に係る薄膜太陽電池の製造装置が、第１の実施形態のものと異なる点は、可撓性基板１を予め垂直になるように、送り部２、加工部４、巻取部６が構成されている点である。すなわち、加工部４は、２つの金型ユニット５ｃ，５ｄを垂直に立てて左右に並べる構成とし、可撓性基板１は送りコア２３から巻取コア６５まで垂直に搬送し加工と巻取を行うようにしている。金型ユニット５ｃ，５ｄを垂直に立てたことによって、金型ユニット５ｃ，５ｄの可動金型５６を前後スライドユニット４２ｃ，４２ｄで保持することが可能になり、可動金型５６を前後方向に駆動して、可撓性基板１に穴あけ加工を行う構成としている。
【００３５】
また、固定金型５５には複数のダイ雌孔５５ｂが形成されたダイ５５ａが設置され、可動金型５６には複数の穴あけポンチ５６ａ〜５６ｆからなるポンチユニット５９が構成されている。ダイ５５ａと穴あけポンチ５６ａ〜５６ｆの間には、可撓性基板１が通過する加工孔形成部５１が構成されている。可撓性基板１は加工孔形成部５１に搬送されてきたとき、穴あけポンチ５６ａ〜５６ｆの前後駆動により、ダイ５５ａ側に抜き滓が誘導されるとともに、所定の穴を連続して可撓性基板１に形成できる。
【００３６】
以上、本発明の２つの実施形態について説明したところから明らかなように、金型ユニット５ａ〜５ｄの駆動側、すなわち穴あけポンチ５６ａやポンチユニット５９を含む可動金型５６の自重を水平に駆動可能なように、前後スライドユニット４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄによって支え、この支え部分には低摩擦の摺動部材で構成したことによって、大型かつ高価な金型プレス装置が不要になる。すなわち、前後スライドユニット４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄに低摩擦の摺動部材を用いることにより、例えばポンチ部の自重が２００〔ｋｇ〕あり、摺動部材の摩擦係数が０．１であるとき、２００〔ｋｇ〕の金型ポンチ部の駆動力は約２００〔Ｎ〕程度の小さい力によって駆動できる。
【００３７】
なお、実用的なアクチュエータ４５の推力は駆動速度を早くするため約２０〔ｋＮ〕程度となるが、その場合でも、従来の上下駆動方式のものに比べれば、駆動装置の駆動力は１０分の１以下ですむ。したがって、金型装置の小型化、それに伴う省スペース・低騒音・低振動、ランニングコストの低減を実現することができる。また、本発明は金属材料をスパッタ法などで貫通孔に成膜して、表裏の電気的コンタクトを得る装置にも応用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る薄膜太陽電池の製造装置を示す側面図である。
【図２】図１に示す製造装置の上面図である。
【図３】薄膜太陽電池の製造装置を構成する金型ユニットの一部分を示す側断面図である。
【図４】図３の金型ユニットにおいて、可動金型が後退した状態を示す側断面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る薄膜太陽電池の製造装置を示す側面図である。
【図６】図５の製造装置を構成する１つの金型ユニットを示す側断面図である。
【図７】プラスチックフィルムを基板とした薄膜光電変換素子を示す斜視図である。
【図８】薄膜太陽電池の簡略化した製造工程を説明するための断面図である。
【図９】従来の薄膜太陽電池の製造装置における開孔装置の断面模式図である。
【図１０】従来の開孔装置の開孔部を拡大して示す模式図である。
【符号の説明】
【００３９】
１ 可撓性基板
２ 送り部
３ 基板位置検出用のセンサユニット部
４ 加工部
５ａ，５ｂ 金型ユニット
６ 巻取部
２１ 送りコア
２２ａ〜２２ｄ 送りロール
４１ ベース架台
４２ａ，４２ｂ 前後スライドユニット
４３ 前後ガイド（ＬＭガイド）
４４ スライダ
４５ アクチュエータ
４６ アクチュエータロッド
５１ 加工孔形成部
５２ａ，５２ｂ 上部搬送ロール
５３ａ，５３ｂ 下部搬送ロール
５４ ベースフレーム
５５ 固定金型
５５ａ ダイ
５５ｂ ダイ雌孔
５６ 可動金型
５６ａ〜５６ｆ 穴あけポンチ
５７ 抜き滓排出口
５８ プレスガイド
５８ａ ブッシュ
５８ｂ ナット
５９ ポンチユニット
６１ 巻取ロール
６２ 巻取コア
６３ テンション調整ユニット
６４ａ〜６４ｄ 巻取ロール
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物理的加工による可撓性基板への穴あけ加工方法、具体的には薄膜基板への貫通孔加工装置、および薄膜太陽電池の製造装置に関し、とくに可撓性基板の所定位置に複数個の貫通孔を形成する穴あけ加工方法、薄膜基板への貫通孔加工装置、および薄膜太陽電池の製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
薄膜太陽電池は、薄型で軽量、製造コストの安さ、大面積化が容易であることなどから、今後の太陽電池の主流となると考えられているものであって、業務用、一般住宅用として建物の屋根や窓などにとりつけて電力供給に利用されるなど、その需要が広がってきている。
【０００３】
図７は、プラスチックフィルムを基板とした薄膜光電変換素子を示す斜視図である。基板７１の表面に形成した単位光電変換素子７２および基板７１の裏面に形成した接続電極層７３はそれぞれ複数の単位ユニットに分離され、それぞれの分離位置が表裏の各面でずらして形成されている。単位光電変換素子７２には、基板７１上に下電極層７４とアモルファス半導体部分である光電変換層７５が積層され、光電変換層７５の一部分を覆うように透明電極層７６が形成されている。
【０００４】
このため、単位光電変換素子７２の光電変換層７５で発生した電流は、まず透明電極層７６に集められる。単位光電変換素子７２の透明電極形成領域には集電孔７７が形成されていて、これらの集電孔７７を介して背面の接続電極層７３に電流が通じている。さらに、単位光電変換素子７２の透明電極形成領域の外側には、基板７１裏面の接続電極層７３に達するように接続孔７８が形成されている。これにより、光電変換層７５で発生した電流が、この接続孔７８を介して一方の接続電極層７３から他方の単位光電変換素子７２の下電極層７４に流れるように、隣接する単位光電変換素子７２，７２が互いに直列接続されることになる。
【０００５】
この薄膜太陽電池は、電気絶縁性を有する基板７１の表面に下電極層７４、光電変換層７５、透明電極層７６を順次積層してなる単位光電変換素子７２と、基板７１の裏面に形成した接続電極層７３とを備えている。そして、単位光電変換素子７２および接続電極層７３は互いに位置をずらして単位部分に分離され、透明電極層７６の形成領域外側に形成した電気的直列接続用の接続孔７８および透明電極層７６の形成領域内に形成した集電孔７７を介して表面上の互いに分離され隣り合う単位光電変換素子７２が電気的に直列に接続された薄膜光電変換素子として構成されている。
【０００６】
つぎに、このような薄膜光電変換素子の一例として、穴あけなどを必要とする薄膜太陽電池の製造方法について説明する。
図８は、薄膜太陽電池の簡略化した製造工程を説明するための断面図である。同図（ａ）には基板としてのプラスチックフィルム８１を示す。同図（ｂ）では、プラスチックフィルム８１に接続孔７８となる貫通孔８８を形成する。同図（ｃ）では、接続電極層７３および下電極層７４として、それぞれプラスチックフィルム８１の各面に第３電極層８３と第１電極層８４とを形成する。同図（ｄ）では、第３電極層８３と第１電極層８４を貫通するように、貫通孔８８と所定の距離離れた位置に集電孔７７となる複数の貫通孔８７を加工する。
【０００７】
同図（ｅ）の工程では、光電変換層７５となる半導体層８５を成膜する。同図（ｆ）では、半導体層８５の上に光を通過する透明電極層７６として、第２電極層８６を形成する。同図（ｇ）では、第３電極層８３の上に第２電極層８６と電気的コンタクトをとるように、第４電極層８９を形成する。この後、レーザビームを用いて、プラスチックフィルム８１の両側の薄膜を分離加工して、図７に示すような直列接続構造の薄膜太陽電池が形成される。
【０００８】
なお、図７においては、基板７１の裏面の第３電極層８３、第４電極層８９を電気的に一層の接続電極層７３として図示した。図８では、集電孔７７となる貫通孔８７内において第２電極層８６に第４電極層８９が重ねて形成され、それらが互いに接続された状態を示している。
【０００９】
このような薄膜太陽電池の製造工程において、貫通孔８８を形成する工程および複数の貫通孔８７を形成する工程は、従来からポンチを用いた打ち抜き加工、またはレーザ光などのエネルギビームを用いるレーザ加工によって実施されていた。しかし、レーザ加工においてはＹＡＧレーザなどの赤外レーザの場合には、熱加工により孔の内面と周辺に凹凸が形成され、電極層が分離しやすくなる問題があった。一方、エキシマレーザなど短波長レーザを用いることによって凹凸の形成されない加工が可能ではあるが、量産性に劣り、運転コストが高いことなどから適用が困難であった。
【００１０】
そこで、ポンチを用いた打ち抜き加工に関して、本件の出願人は、後述する特許文献１に記載するような量産性に富む連続開孔加工装置を提案している。図９は、特許文献１に記載された薄膜太陽電池の製造装置における開孔装置の断面模式図であって、基板搬送手段と貫通孔加工手段と加工位置検出孔加工手段とを備えている。巻出しロールＲ１から送り出された可撓性基板１ａは、まず所定位置に所定数の加工位置検出孔が加工位置検出用の孔開孔部Ｐ３で開けられる。つぎに加工位置検出器Ｓ２，Ｓ１を備えた集電孔開孔部Ｐ２、および接続孔開孔部Ｐ１により、順次に集電孔および接続孔が開けられる。その後、洗浄装置Ｗで洗浄され、巻取ロールＲ２に巻き取られる。基板搬送手段では、各種の孔位置に対応して、加工位置検出用の孔を基準にして、可撓性基板１ａの搬送方向および搬送距離が制御される。
【００１１】
図１０は、従来の開孔装置の開孔部を拡大して示す模式図である。開孔部は、断面が基板１ａの孔形状のポンチＰと、ポンチＰと同じ断面形状の開孔部（ポンチ孔）を有するストリッパプレートＰｓと、同じ開口部を有するダイＤとからなる。ダイＤとポンチＰとは所定のクリアランスＣを有するように構成されている。ダイＤとストリッパプレートＰｓ上に搬送され停止した可撓性基板１ａを、ダイＤとストリッパプレートＰｓにより押さえられた状態でポンチＰにより打ち抜くことにより、可撓性基板１ａの所定位置に貫通孔が開けられる。
【００１２】
このような開孔装置では、ポンチＰとダイＤは１つの金型に多数個形成され、ポンチ間ピッチ、ダイ間ピッチおよびポンチ径・ダイ孔径は高精度に仕上げられる。すなわち、可撓性基板１ａへの加工形状は３〔ｍｍ〕直径以下、あるいは四角形・多角形の１６〔ｍｍ2〕以下の大きさで孔を形成することが可能である。また、この種の穴あけ機械の打ち抜き滓（スラグ）の排除方法には、ダイＤ側にエア導入ノズルを形成し、抜き滓をエア噴射力で排出する方法が知られている。
【００１３】
また、市販の金型プレス装置は、通常ダイＤとポンチＰの構成でダイＤ側にポンチＰの駆動をガイドするポストが固定され、ポンチＰを形成する上型（可動金型）が上下動することによって打ち抜き加工が実施される。この金型プレス装置では、１分間に１２０回などの高速穴あけ加工を実施するために、可動金型をその自重に抗して所定の高さだけを持上げるなどの大きな動力が必要であり、プレス機自体のフレーム剛性が必要となるため、高価な大型プレス機の使用が必要となる。
【特許文献１】特開平８−１３９３５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
このようなポンチを用いてプラスチックフィルムなどの可撓性基板を打ち抜くために必要なプレス力は、１〔ｋＮ〕程度で十分である。ところが、ポンチを形成する金型の自重が大きく、それを高速に上下動作させるための力は２００〔ｋＮ〕となるために、大型かつ高価な金型プレス装置が必要となる。また、金型プレス装置が大型であると、駆動装置（プレス装置）が大きくなり、建屋高さや設置スペースの点などでも問題となり、装置自体の価格が高くなるだけでなく、大型駆動装置であるためにその駆動時の騒音や振動も大きい。したがって、電気代などのランニングコストや安全面で作業環境が低下しやすく、これらの改善防止のために相当のコストを要するという問題があった。
【００１５】
さらに従来の開孔装置は、１１〔ｋＷ〕程度の大容量駆動モータを必要としていて、その使用電力が増大することにより装置のランニングコストが高くなる。また、開孔装置の設置スペースも、プレス機の大きさに応じた広さが必要となる。したがって、これらのコストが製品価格に反映されることになれば、薄膜太陽電池の価格が高くなってしまうという問題もあった。
【００１６】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、快適かつ安全な製造現場での作業を可能にして、かつ製品コストを低減できる可撓性基板の穴あけ加工方法、薄膜基板への貫通孔加工装置、および薄膜太陽電池の製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明では、上記問題を解決するために、可撓性基板を鉛直状態に保持して水平方向に搬送し、前記可撓性基板を挟むように、固定金型、可動金型を前記可撓性基板のそれぞれ表裏面側に配置し、前記可撓性基板の搬送方向とは直交する水平面内で、前記可動金型を往復駆動することによって、前記可撓性基板に穴あけ加工を施すようにしたことを特徴とする可撓性基板の穴あけ加工方法が提供される。
【００１８】
また、本発明は送り部からロール状に巻かれた薄膜基板をステップ搬送して、前記薄膜基板に複数の貫通孔を連続して加工形成する貫通孔加工装置であって、前記薄膜基板を鉛直状態に保持して搬送する基板搬送手段と、前記基板搬送手段により搬送中の薄膜基板の所定位置に複数の貫通孔を同時に加工するためのダイ部とポンチ部を有する金型手段と、前記金型手段の可動金型を固定金型に対して、その自重を支えながら水平方向に前後移動可能とする摺動手段と、を備えたものである。
【００１９】
さらに、本発明では、可撓性基板を貫通する接続孔および集電孔が形成される薄膜太陽電池を製造する薄膜太陽電池の製造装置が提供される。この薄膜太陽電池の製造装置は、前記可撓性基板を鉛直状態に保持して搬送する基板搬送手段と、前記可撓性基板の所定位置に前記接続孔および前記集電孔を順次に加工するためのダイ部とポンチ部を有する金型手段と、前記金型手段の可動金型を固定金型に対して、その自重を支えて水平方向に前後移動可能とする摺動手段と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、穴あけ加工に要する駆動力が大幅に低減できるから、製造装置を構成するためのフレームが小さくなって、装置自体の小型化・省スペース化が達成でき、さらに運転動力が低減できることから省電力化も達成できる。また、装置コスト・搬入コスト・ランニングコスト・建屋コストなどを大幅に低減できる利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面を参照してこの発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る薄膜太陽電池の製造装置を示す側面図である。
図１において、薄膜太陽電池の製造装置は可撓性基板１がロール状に巻かれた送りコア２１を備えた送り部２と、基板位置検出用のセンサユニット部３と、２台の金型ユニット５ａ，５ｂを備えた加工部４と、巻取コア６２を備えた巻取部６とから構成されている。送り部２では、ロール状に巻かれた可撓性基板１が送りコア２１にセットされ、複数の送りロール２２ａ〜２２ｄに掛け渡され、加工部４の下部搬送ロール５３ａに向かって水平に送り出されている。基板位置検出用のセンサユニット部３は送り部２と加工部４の間に配置され、加工部４に送り出される可撓性基板１の送り量を検出して、そのステップ搬送を制御している。
【００２２】
加工部４には、ベース架台４１上で２つの金型ユニット５ａ，５ｂがベースフレーム５４を中心にして、図示左右方向にそれぞれ配置されている。それぞれの金型ユニット５ａ，５ｂは後述する可動金型を駆動するためのアクチュエータ４５を備えるとともに、ダイとポンチを有する加工孔形成部５１が設けられている。これらの金型ユニット５ａ，５ｂの可動金型は、それぞれ前後スライドユニット４２ａ，４２ｂの上に載置され、水平方向に移動可能となっている。
【００２３】
これらの金型ユニット５ａ，５ｂに対して、２本の上部搬送ロール５２ａ，５２ｂと２本の下部搬送ロール５３ａ，５３ｂが設置され、それぞれの加工孔形成部５１で可撓性基板１の所定位置に複数の貫通孔を同時に加工するように構成されている。すなわち、金型ユニット５ａの加工孔形成部５１には、その上下方向に離間して、互いに水平状態に保持された下部搬送ロール５３ａと上部搬送ロール５２ａが配置され、可撓性基板１が加工孔形成部５１の下から上に、鉛直方向に搬送される。また、金型ユニット５ｂの加工孔形成部５１には、その上下方向に離間して、互いに水平状態に保持された上部搬送ロール５２ｂと下部搬送ロール５３ｂが配置され、可撓性基板１が加工孔形成部５１の上から下に、鉛直方向に搬送される。
【００２４】
巻取部６は、動力軸が設けられた巻取ロール６１と、可撓性基板１を巻き取る巻取コア６２と、搬送時に可撓性基板１のテンションを調整するテンション調整ユニット６３と、複数の巻取ロール６４ａ〜６４ｄとから構成されている。巻取部６には、加工部４での穴あけ加工が施された後、可撓性基板１が下部搬送ロール５３ｂから水平に送り込まれ、巻取ロール６４ａ〜６４ｄを経由して巻取コア６２に巻き取られる。
【００２５】
図２は、図１に示す製造装置の上面図である。
加工部４の金型ユニット５ａ，５ｂは、固定金型５５と可動金型５６に分けられる。ここでは、ベース架台４１の中央部にベースフレーム５４が設けられており、それぞれ２台の金型ユニット５ａ，５ｂの固定金型５５がベースフレーム５４に固定されている。また、アクチュエータ４５とともに金型ユニット５ａ，５ｂの可動金型５６は、それぞれの自重が前後スライドユニット４２ａ，４２ｂによって支えられている。各金型ユニット５ａ，５ｂのアクチュエータ４５は、それぞれ図の左右方向に配置されたプレスガイド５８に沿って可動金型５６を往復駆動したとき、固定金型５５に対して可動金型５６が並行に接離するように構成されている。
【００２６】
すなわち、これらの前後スライドユニット４２ａ，４２ｂは、ベース架台４１上で固定金型５５に対して、可動金型５６を水平方向に移動可能とする摺動手段を構成している。可撓性基板１は、送り部２の送りコア２１と巻取部６の巻取コア６２の間を左右方向に水平に搬送され、しかも各金型ユニット５ａ，５ｂの加工孔形成部５１において、その搬送方向が鉛直方向に変更されている。したがって、可動金型５６の自重を前後スライドユニット４２ａ，４２ｂによって受けとめるように構成した金型ユニット５ａ，５ｂでは、従来の金型プレス装置のように、可動金型をその自重に抗して所定の高さだけを持上げるなどの大きな動力が必要なくなる。
【００２７】
また、可撓性基板１の搬送制御は、センサユニット部３やテンション調整ユニット６３により、巻取部６の巻取コア６２における巻取力を均一にして、巻きズレを防ぐようにして巻き取ることができる。
【００２８】
図３は、薄膜太陽電池の製造装置を構成する金型ユニットの一部分を示す側断面図である。図４は、図３の金型ユニットにおいて、可動金型５６が後退した状態を示す側断面図である。いずれの図においても、２台の金型ユニット５ａ，５ｂのうちの１台のみを図示している。
【００２９】
前後スライドユニット４２ｂは、ベース架台４１上に固定された前後ガイド（ＬＭガイド）４３とスライダ４４によって構成され、アクチュエータ４５は前後ガイド４３に沿ってスライダ４４を水平方向に駆動するように構成されている。また、ベース架台４１上にはベースフレーム５４が固定され、ベースフレーム５４の左右両側には、それぞれ２台の金型ユニット５ａ，５ｂの固定金型５５が固着されている。固定金型５５の外面にはダイ５５ａが保持されており、その中央部分にダイ雌孔５５ｂが形成されている。固定金型５５のダイ５５ａ側で水平方向に延出されたプレスガイド５８，５８には、可動金型５６がブッシュ５８ａによって摺動自在に取り付けられている。金型ユニット５ｂの可動金型５６には、固定金型５５のダイ５５ａに対向する面に穴あけポンチ５６ａが設けられている。
【００３０】
金型ユニット５ｂのアクチュエータ４５は、これらのプレスガイド５８，５８の先端にナット５８ｂにより締着されている。このアクチュエータ４５は、サーボモータや油圧式シリンダおよびエア式シリンダなどであって、アクチュエータロッド４６を伸縮することによって、スライダ４４上に固着された可動金型５６がプレスガイド５８，５８に沿って前進、後退するように駆動制御できる。したがって、図４に示す後退位置に可動金型５６があるとき、可撓性基板１が加工孔形成部５１の上下方向に搬送され、所定位置で可撓性基板１が停止した直後に図３に示す位置に前進して、固定金型５５に可動金型５６がプレスされて、可撓性基板１の所定箇所に穴あけ加工が施される。
【００３１】
なお、ベース架台４１に設けられたベースフレーム５４には、固定金型５５のダイ雌孔５５ｂに連通して抜き滓排出口５７が形成されている。したがって、ベースフレーム５４に保持された固定金型５５のダイ雌孔５５ｂ内から、可撓性基板１にプレス孔をあけた際の抜き滓をエア吸引などによって排出することができる。
【００３２】
以上、この発明の薄膜太陽電池の製造装置は、送り部２からロール状に巻かれた可撓性基板１をステップ搬送して、可撓性基板１に複数の貫通孔を連続して加工形成するものであって、可撓性基板１を鉛直状態に保持して搬送する基板搬送手段と、この基板搬送手段により搬送中の可撓性基板１の所定位置に複数の貫通孔を同時に加工するためのダイ５５ａと穴あけポンチ５６ａを有する金型ユニット５ａ，５ｂと、これらの金型ユニット５ａ，５ｂの可動金型５６を固定金型５５に対して、その自重を支えながら水平方向に前後移動可能とする前後スライドユニット４２ａ，４２ｂとを備えている。
【００３３】
また、基板搬送手段は可撓性基板１をロール状に巻回した送りコア２１と、２台の金型ユニット５ａ，５ｂのそれぞれ上下方向に離間して配置され、互いに水平状態に保持された２本の上部搬送ロール５２ａ，５２ｂと２本の下部搬送ロール５３ａ，５３ｂとを備え、これらの上部搬送ロール５２ａ，５２ｂと下部搬送ロール５３ａ，５３ｂの間で可撓性基板１を鉛直方向に搬送することにより、金型の駆動部を水平に駆動するスライドユニットが構成され、金型駆動部の自重を支持し水平駆動に変換され、金型自重を低摩擦係数のスライドガイドで動かすことができるため、従来の１／１０以下の駆動力で穴あけ加工が可能となる。したがって、この薄膜太陽電池の製造装置は、今後の産業界における環境対策・省エネルギ化の取組みを前進させるうえで、極めて有効なものである。
【００３４】
図５は、本発明の第２の実施形態に係る薄膜太陽電池の製造装置を示す側面図であり、図６は、図５の製造装置を構成する１つの金型ユニットを示す側断面図である。
第２の実施形態に係る薄膜太陽電池の製造装置が、第１の実施形態のものと異なる点は、可撓性基板１を予め垂直になるように、送り部２、加工部４、巻取部６が構成されている点である。すなわち、加工部４は、２つの金型ユニット５ｃ，５ｄを垂直に立てて左右に並べる構成とし、可撓性基板１は送りコア２３から巻取コア６５まで垂直に搬送し加工と巻取を行うようにしている。金型ユニット５ｃ，５ｄを垂直に立てたことによって、金型ユニット５ｃ，５ｄの可動金型５６を前後スライドユニット４２ｃ，４２ｄで保持することが可能になり、可動金型５６を前後方向に駆動して、可撓性基板１に穴あけ加工を行う構成としている。
【００３５】
また、固定金型５５には複数のダイ雌孔５５ｂが形成されたダイ５５ａが設置され、可動金型５６には複数の穴あけポンチ５６ａ〜５６ｆからなるポンチユニット５９が構成されている。ダイ５５ａと穴あけポンチ５６ａ〜５６ｆの間には、可撓性基板１が通過する加工孔形成部５１が構成されている。可撓性基板１は加工孔形成部５１に搬送されてきたとき、穴あけポンチ５６ａ〜５６ｆの前後駆動により、ダイ５５ａ側に抜き滓が誘導されるとともに、所定の穴を連続して可撓性基板１に形成できる。
【００３６】
以上、本発明の２つの実施形態について説明したところから明らかなように、金型ユニット５ａ〜５ｄの駆動側、すなわち穴あけポンチ５６ａやポンチユニット５９を含む可動金型５６の自重を水平に駆動可能なように、前後スライドユニット４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄによって支え、この支え部分には低摩擦の摺動部材で構成したことによって、大型かつ高価な金型プレス装置が不要になる。すなわち、前後スライドユニット４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄに低摩擦の摺動部材を用いることにより、例えばポンチ部の自重が２００〔ｋｇ〕あり、摺動部材の摩擦係数が０．１であるとき、２００〔ｋｇ〕の金型ポンチ部の駆動力は約２００〔Ｎ〕程度の小さい力によって駆動できる。
【００３７】
なお、実用的なアクチュエータ４５の推力は駆動速度を早くするため約２０〔ｋＮ〕程度となるが、その場合でも、従来の上下駆動方式のものに比べれば、駆動装置の駆動力は１０分の１以下ですむ。したがって、金型装置の小型化、それに伴う省スペース・低騒音・低振動、ランニングコストの低減を実現することができる。また、本発明は金属材料をスパッタ法などで貫通孔に成膜して、表裏の電気的コンタクトを得る装置にも応用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る薄膜太陽電池の製造装置を示す側面図である。
【図２】図１に示す製造装置の上面図である。
【図３】薄膜太陽電池の製造装置を構成する金型ユニットの一部分を示す側断面図である。
【図４】図３の金型ユニットにおいて、可動金型が後退した状態を示す側断面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る薄膜太陽電池の製造装置を示す側面図である。
【図６】図５の製造装置を構成する１つの金型ユニットを示す側断面図である。
【図７】プラスチックフィルムを基板とした薄膜光電変換素子を示す斜視図である。
【図８】薄膜太陽電池の簡略化した製造工程を説明するための断面図である。
【図９】従来の薄膜太陽電池の製造装置における開孔装置の断面模式図である。
【図１０】従来の開孔装置の開孔部を拡大して示す模式図である。
【符号の説明】
【００３９】
１ 可撓性基板
２ 送り部
３ 基板位置検出用のセンサユニット部
４ 加工部
５ａ，５ｂ 金型ユニット
６ 巻取部
２１ 送りコア
２２ａ〜２２ｄ 送りロール
４１ ベース架台
４２ａ，４２ｂ 前後スライドユニット
４３ 前後ガイド（ＬＭガイド）
４４ スライダ
４５ アクチュエータ
４６ アクチュエータロッド
５１ 加工孔形成部
５２ａ，５２ｂ 上部搬送ロール
５３ａ，５３ｂ 下部搬送ロール
５４ ベースフレーム
５５ 固定金型
５５ａ ダイ
５５ｂ ダイ雌孔
５６ 可動金型
５６ａ〜５６ｆ 穴あけポンチ
５７ 抜き滓排出口
５８ プレスガイド
５８ａ ブッシュ
５８ｂ ナット
５９ ポンチユニット
６１ 巻取ロール
６２ 巻取コア
６３ テンション調整ユニット
６４ａ〜６４ｄ 巻取ロール
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可撓性基板を鉛直状態に保持して水平方向に搬送し、
前記可撓性基板を挟むように、固定金型、可動金型を前記可撓性基板のそれぞれ表裏面側に配置し、
前記可撓性基板の搬送方向とは直交する水平面内で、前記可動金型を往復駆動することによって、前記可撓性基板に穴あけ加工を施すようにしたことを特徴とする可撓性基板の穴あけ加工方法。
【請求項２】
送り部からロール状に巻かれた薄膜基板をステップ搬送して、前記薄膜基板に複数の貫通孔を連続して加工形成する貫通孔加工装置であって、
前記薄膜基板を鉛直状態に保持して搬送する基板搬送手段と、
前記基板搬送手段により搬送中の薄膜基板の所定位置に複数の貫通孔を同時に加工するためのダイ部とポンチ部を有する金型手段と、
前記金型手段の可動金型を固定金型に対して、その自重を支えながら水平方向に前後移動可能とする摺動手段と、
を備えたことを特徴とする薄膜基板の貫通孔加工装置。
【請求項３】
前記金型手段は、前記ダイ部と前記ポンチ部がそれぞれ円筒状のガイドポストによって支持され、前記ポンチ部が前記摺動手段により水平方向に可動する前記可動金型に設けられていることを特徴とする請求項２記載の薄膜基板の貫通孔加工装置。
【請求項４】
前記基板搬送手段は、
前記薄膜基板をロール状に巻回した送りコアと、
前記金型手段のそれぞれ上下方向に離間して配置され、互いに水平状態に保持された２本のロールと、
を備え、前記２本のロールの間で前記薄膜基板を鉛直方向に搬送することを特徴とする請求項２記載の薄膜基板の貫通孔加工装置。
【請求項５】
前記基板搬送手段は、送出側と巻取側における搬送ロールを垂直に立てた状態でロールツーロール搬送するものであって、前記薄膜基板を前記金型手段の貫通孔形成部において鉛直状態に通過させるようにしたことを特徴とする請求項２記載の薄膜基板の貫通孔加工装置。
【請求項６】
可撓性基板を貫通する接続孔および集電孔が形成される薄膜太陽電池を製造する薄膜太陽電池の製造装置において、
前記可撓性基板を鉛直状態に保持して搬送する基板搬送手段と、
前記可撓性基板の所定位置に前記接続孔および前記集電孔を順次に加工するためのダイ部とポンチ部を有する金型手段と、
前記金型手段の可動金型を固定金型に対して、その自重を支えて水平方向に前後移動可能とする摺動手段と、
を備えたことを特徴とする薄膜太陽電池の製造装置。
【請求項７】
前記薄膜太陽電池は、
絶縁性を有する可撓性基板の一面に光電変換層、前記光電変換層を挟んで前記可撓性基板側に第１電極層、および反対面に透明な第２電極層がそれぞれ設けられており、
前記第１電極層と前記可撓性基板の他面上に形成されている第３電極層とは、前記可撓性基板を貫通する接続孔の内面で接続され、
前記第２電極層と前記可撓性基板の他面上に形成されている第４電極層とは、前記可撓性基板を貫通する集電孔の内面で接続されていることを特徴とする請求項６記載の薄膜太陽電池の製造装置。
【請求項８】
前記薄膜太陽電池は、前記光電変換層および前記第３電極層が互いに位置をずらして単位部分に分離されており、
前記第２電極層の形成領域の外側に前記接続孔を形成するとともに、前記第２電極層の形成領域内に前記集電孔を形成することによって、前記可撓性基板の表面上で互いに分離され、隣り合う単位部分の光電変換層が前記集電孔を介して電気的に直列に接続したことを特徴とする請求項７記載の薄膜太陽電池の製造装置。
【請求項１】
可撓性基板を鉛直状態に保持して水平方向に搬送し、
前記可撓性基板を挟むように、固定金型、可動金型を前記可撓性基板のそれぞれ表裏面側に配置し、
前記可撓性基板の搬送方向とは直交する水平面内で、前記可動金型を往復駆動することによって、前記可撓性基板に穴あけ加工を施すようにしたことを特徴とする可撓性基板の穴あけ加工方法。
【請求項２】
送り部からロール状に巻かれた薄膜基板をステップ搬送して、前記薄膜基板に複数の貫通孔を連続して加工形成する貫通孔加工装置であって、
前記薄膜基板を鉛直状態に保持して搬送する基板搬送手段と、
前記基板搬送手段により搬送中の薄膜基板の所定位置に複数の貫通孔を同時に加工するためのダイ部とポンチ部を有する金型手段と、
前記金型手段の可動金型を固定金型に対して、その自重を支えながら水平方向に前後移動可能とする摺動手段と、
を備えたことを特徴とする薄膜基板の貫通孔加工装置。
【請求項３】
前記金型手段は、前記ダイ部と前記ポンチ部がそれぞれ円筒状のガイドポストによって支持され、前記ポンチ部が前記摺動手段により水平方向に可動する前記可動金型に設けられていることを特徴とする請求項２記載の薄膜基板の貫通孔加工装置。
【請求項４】
前記基板搬送手段は、
前記薄膜基板をロール状に巻回した送りコアと、
前記金型手段のそれぞれ上下方向に離間して配置され、互いに水平状態に保持された２本のロールと、
を備え、前記２本のロールの間で前記薄膜基板を鉛直方向に搬送することを特徴とする請求項２記載の薄膜基板の貫通孔加工装置。
【請求項５】
前記基板搬送手段は、送出側と巻取側における搬送ロールを垂直に立てた状態でロールツーロール搬送するものであって、前記薄膜基板を前記金型手段の貫通孔形成部において鉛直状態に通過させるようにしたことを特徴とする請求項２記載の薄膜基板の貫通孔加工装置。
【請求項６】
可撓性基板を貫通する接続孔および集電孔が形成される薄膜太陽電池を製造する薄膜太陽電池の製造装置において、
前記可撓性基板を鉛直状態に保持して搬送する基板搬送手段と、
前記可撓性基板の所定位置に前記接続孔および前記集電孔を順次に加工するためのダイ部とポンチ部を有する金型手段と、
前記金型手段の可動金型を固定金型に対して、その自重を支えて水平方向に前後移動可能とする摺動手段と、
を備えたことを特徴とする薄膜太陽電池の製造装置。
【請求項７】
前記薄膜太陽電池は、
絶縁性を有する可撓性基板の一面に光電変換層、前記光電変換層を挟んで前記可撓性基板側に第１電極層、および反対面に透明な第２電極層がそれぞれ設けられており、
前記第１電極層と前記可撓性基板の他面上に形成されている第３電極層とは、前記可撓性基板を貫通する接続孔の内面で接続され、
前記第２電極層と前記可撓性基板の他面上に形成されている第４電極層とは、前記可撓性基板を貫通する集電孔の内面で接続されていることを特徴とする請求項６記載の薄膜太陽電池の製造装置。
【請求項８】
前記薄膜太陽電池は、前記光電変換層および前記第３電極層が互いに位置をずらして単位部分に分離されており、
前記第２電極層の形成領域の外側に前記接続孔を形成するとともに、前記第２電極層の形成領域内に前記集電孔を形成することによって、前記可撓性基板の表面上で互いに分離され、隣り合う単位部分の光電変換層が前記集電孔を介して電気的に直列に接続したことを特徴とする請求項７記載の薄膜太陽電池の製造装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００６−１２３１２４（Ｐ２００６−１２３１２４Ａ）
【公開日】平成１８年５月１８日（２００６．５．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３１６７４４（Ｐ２００４−３１６７４４）
【出願日】平成１６年１０月２９日（２００４．１０．２９）
【出願人】（０００００５２３４）富士電機ホールディングス株式会社 (3,146)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年５月１８日（２００６．５．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１０月２９日（２００４．１０．２９）
【出願人】（０００００５２３４）富士電機ホールディングス株式会社 (3,146)
【Ｆターム（参考）】
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