基材表面処理装置
【課題】各チャンバーの処理速度が異なる場合であっても、基材の片面に接触することなく処理中基材を一時的に保持することにより品質の安定した処理済基材を得ることができる基板表面処理装置を提供する。
【解決手段】基材送出リールから送出された基材の処理面に各処理を行って処理後の基材を下流側の基材巻取リールに巻き取る基材表面処理装置であって、基材の処理面に処理を行う処理チャンバーと、処理後の基材を一時的に滞留させるバッファチャンバーと、を備えており、バッファチャンバーは、固定ローラと、この固定ローラに対して接離可能に移動する余長調整ローラとを有しており、固定ローラ及び余長調整ローラは、基材の進行方向に対して傾斜して配置されており、固定ローラのローラ面と余長調整ローラのローラ面とに基材の処理面の裏面を接触させつつ、余長調整ローラを移動させることにより基材の長さに応じて基材を滞留させるように構成する。
【解決手段】基材送出リールから送出された基材の処理面に各処理を行って処理後の基材を下流側の基材巻取リールに巻き取る基材表面処理装置であって、基材の処理面に処理を行う処理チャンバーと、処理後の基材を一時的に滞留させるバッファチャンバーと、を備えており、バッファチャンバーは、固定ローラと、この固定ローラに対して接離可能に移動する余長調整ローラとを有しており、固定ローラ及び余長調整ローラは、基材の進行方向に対して傾斜して配置されており、固定ローラのローラ面と余長調整ローラのローラ面とに基材の処理面の裏面を接触させつつ、余長調整ローラを移動させることにより基材の長さに応じて基材を滞留させるように構成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送出しリールから巻取りリールに巻き取られる基材上に処理を行って基材の表面を処理する基材表面処理装置に関するものであり、特に基材表面に処理を行って太陽電池セルの製膜積層体を形成する基材表面処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池モジュールとして、複数枚の細長い太陽電池セルを並べて接合したスラット構造型のものが知られている（例えば、特許文献１参照）。スラット型太陽電池モジュールは、製膜工程、切断工程、接合工程を経て形成されている。すなわち、製膜工程では、基材表面処理装置により、ロールに巻かれている帯状の金属材料を送り出し、この金属材料の上に太陽電池セルを構成するために必要な各種膜が積層され、ロール状の積層体（製膜体ともいう）を得る。そして、切断工程により前記ロール状に巻かれた積層体を所定長さに切断し、細長い太陽電池セルを得る。そして、接合工程により、太陽電池セルを複数枚並べて、隣り合う太陽電池セルの縁部同士を重ね合わせて電気的に接合し、１枚の太陽電池モジュールを得る。このようにして製造された太陽電池モジュールは、複数枚の太陽電池セルが電気的に直列接続された状態となり、実用的な電圧を得ることができる。
【０００３】
このような太陽電池セルは、金属材料からなる基材上に、下部導電層（Ａｇ、ＺｎＯ等）、光電変換層（アモルファスシリコン層等）及び上部導電層（ＩＴＯ等）を形成する処理を行ってこれらが積層されて形成されている。この下部電極層、光電変換層、上部導電層は、基材表面処理装置の各チャンバー内でスパッタやＣＶＤ法により形成されている。具体的には、図６に示すように、基材送出リール１００に巻回された基材１０１が複数のチャンバー１０２を経ることにより下部導電層、光電変換層、及び上部導電層が形成されて基材巻取リール１０３に巻き取られる。すなわち、チャンバー１０２Ａでは基材１０１上に下部導電層が形成され、チャンバー１０２Ｂでは下部導電層上に光電変換層が形成され、チャンバー１０２Ｃでは光電変換層上に上部導電層が形成され、各層が順次積層された後、基材巻取リール１０３により巻き取られることにより、巻回された製膜積層体が連続的に形成される。そして、得られた製膜積層体は、上述の通り切断工程、接合工程を経ることにより、太陽電池モジュールが形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−０１０３５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の基材表面処理装置では、基材送出リール１００から基材巻取リール１０３に巻き取られることにより製膜積層体が連続的に形成されるが、各チャンバー１０２における製膜時間（処理時間）が異なっているため、下流側の処理が未完了であれば基材１０１（処理中基材１０１）を下流側のチャンバー１０２に進めることができない。そこで、処理の遅いチャンバー１０２の直前に上流側処理の完了した基材１０１を溜め置くようにすると、処理中基材１０１上に形成された積層体に接触したり、一定以上の応力が作用した場合には、形成された積層体が損傷を受け製品の安定性に影響する。そのため、下流側処理が完了するまで上流側の処理が完了した基材１０１をチャンバー１０２内に待機させる必要がある。
【０００６】
しかし、あるチャンバー１０２で製膜処理が完了した処理中基材１０１をそのチャンバー１０２内にそのまま保持させると、チャンバー１０２内に残留している製膜生成ガスにより、積層体の組成や厚みに影響する虞があり、品質が安定した製品の供給が困難になるという問題があった。
【０００７】
本発明は上記問題を鑑みてなされたものであり、各チャンバーの処理速度が異なる場合であっても、基材処理面に接触することなく処理中基材を一時的に保持することにより品質の安定した処理済基材を得ることができる基材表面処理装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために本発明の基材表面処理装置は、基材送出リールから送出された基材の処理面に各処理を行って処理後の基材を下流側の基材巻取リールに巻き取る基材表面処理装置であって、基材の処理面に処理を行う処理チャンバーと、処理後の基材を一時的に滞留させるバッファチャンバーと、を備えており、前記バッファチャンバーは、固定ローラと、この固定ローラに対して接離可能に移動する余長調整ローラとを有しており、前記固定ローラ及び前記余長調整ローラは、基材の進行方向に対して傾斜して配置されており、前記固定ローラのローラ面と前記余長調整ローラのローラ面とに基材の処理面の裏面を接触させつつ、前記余長調整ローラを移動させることにより基材の長さに応じて基材を滞留させることを特徴としている。
【０００９】
上記基材表面処理装置によれば、各チャンバー処理後の処理中基材がバッファチャンバーにおける固定ローラと余長調整ローラとに架け渡され、余長調整ローラが固定ローラに対して移動可能に構成されているため、処理中基材の長さに応じて固定ローラと余長調整ローラとの距離を調節することによりバッファチャンバー内に処理中基材を一時的に保持する（滞留させる）ことができる。また、固定ローラ及び余長調整ローラは、基材の進行方向に対して傾斜して配置されていることにより、基材に捻れを生じさせることなく基材の処理面の裏面のみを接触させて基材を架け渡すことができる。すなわち、図７（ａ）に示すように、固定ローラ１０４及び余長調整ローラ１０５が基材１０１の進行方向に対して垂直になるように配置された場合には、基材１０１の方向転換の際、基材１０１の処理面１０１ａにローラ面１０５ａを接触せざるを得ない。これを回避するためには、図７（ｂ）に示すように、固定ローラ１０４と余長調整ローラ１０５との間の基材１０１を１８０°捻って架け渡せばよいが、固定ローラ１０４と余長調整ローラ１０５との距離が短くなると基材１０１が捻れることにより基材１０１にかかる応力が一定以上になり基材１０１の処理面に損傷を与える虞がある。その点、本発明の固定ローラ及び余長調整ローラは、基材の進行方向に対して傾斜して配置されていることにより、処理中基材の方向転換が基材を捻ることなく行われ、固定ローラ及び余長調整ローラが接近しても一定以上の応力が処理中基材にかかることを抑えることができる。したがって、各チャンバーの処理速度が異なる場合であっても、基材処理面に接触することなく、かつ、一定以上の応力負荷をかけることなく、処理中基材を一時的に保持することができ、品質の安定した処理済基材を得ることができる。
【００１０】
また、前記バッファチャンバーと前記処理チャンバーとは隣接されて配置されており、それぞれのチャンバーは真空環境に維持されている構成にしてもよい。
【００１１】
この構成によれば、処理中基材を大気に触れさせることなく製品基材を得ることができる。
【００１２】
また、前記バッファチャンバーは、基材巻取リールの直前に設けられている構成としてもよい。
【００１３】
この構成によれば、処理中基材をバッファチャンバーに溜め置くことができるため、基材巻取リールを交換する際に、基材処理を中断させることなく行うことができる。
【００１４】
また、前記バッファチャンバーの固定ローラと余長調整ローラには、複数の基材が架け渡されている構成にしてもよい。
【００１５】
この構成によれば、各チャンバーにおいて複数の基材を一度に処理することができる。
【００１６】
また、前記基材表面処理装置は、前記基材の処理面に太陽電池セルの製膜積層体を形成する場合に好適に用いられる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の基材表面処理装置によれば、各チャンバーの処理速度が異なる場合であっても、基材処理面に接触することなく処理中基材を一時的に保持することにより品質の安定した処理済基材を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態における基材表面処理装置を示す概略図である。
【図２】上記基材表面処理装置のバッファチャンバーの主要構成を示す図である。
【図３】固定ローラ又は余長調整ローラを示す図であり、（ａ）は、複数の基材が倣わされた状態を示す図であり、（ｂ）は、ローラ面に形成された溝を示す図であり、（ｃ）は、ローラ面に形成された溝にテーパーが形成された状態を示す図である。
【図４】送出ロール部又は巻取ロール部を示す図である。
【図５】基材上に下部電極層、光電変換層、上部電極層を積層させた処理中基材を示す図である。
【図６】従来の基材表面処理装置を示す図である。
【図７】固定ローラ及び余長調整ローラが基材の進行方向に対して垂直になるように配置された状態を示す図であり、（ａ）は、固定ローラと余長調整ローラとの間に基材を架け渡した状態を示す図であり、（ｂ）は、固定ローラと余長調整ローラとの間の基材を１８０°捻って架け渡した状態を示す図である。
【図８】他の実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
次に、本発明の基材表面処理装置１の実施の形態について説明する。ここで、図１は、本実施形態における基材表面処理装置１の構成を示す概略図であり、図２はバッファチャンバー４０の主要構成を示す図である。なお、本実施形態では、太陽電池モジュールの製膜形成装置に適用した例として説明することとする。
【００２０】
図１及び図２に示すように、基材表面処理装置１は、基材送出リール１０と、基材巻取リール２０と、処理チャンバー３０と、バッファチャンバー４０とを有しており、基材送出リール１０に巻回された基材２が処理チャンバー３０及びバッファチャンバー４０を通過することにより基材２上に太陽電池セルを形成する表面処理が行われ（製膜処理が行われ）、基材巻取リール２０に巻き取られることにより、ロール状の太陽電池セル母材が形成される。この太陽電池セル母材は、後工程である切断工程により太陽電池セルが形成され、さらに接合工程を経て太陽電池モジュールが形成される。
【００２１】
なお、本実施形態では、基材送出リール１０側を上流側とし、基材２が処理される後工程側、すなわち、基材巻取リール２０側を下流側として説明を進めることにする。また、太陽電池セルが完全に形成される前に積層体が形成された状態の基材２を処理中基材２と呼ぶことにする。
【００２２】
基材送出リール１０は、基材２を下流側に供給するためのものである。基材送出リール１０は、芯材である送出ロール部１１を有しており、この送出ロール部１１を駆動制御させることにより基材２を送り出すことができるようになっている。すなわち、図示しない制御装置により送出ロール部１１の回転が制御されることにより、基材２の送出量を増加及び減少させることができる。具体的には、基材２が下流側から引張力を受けた状態で送出ロール部１１を回転させることにより基材２が下流側に送り出され、適宜、送出ロール部１１にブレーキをかけることにより基材２が撓むことなく送り出されるようになっている。
【００２３】
送出ロール部１１は、基材２が巻き付けられる胴部１１ａとその両端に胴部１１ａより大径の鍔部１１ｂとを有しており、本実施形態では、胴部１１ａに複数条の基材２が所定間隔をおいて巻き付けられている（図４参照）。そして、送出ロール部１１を回転させることにより、これら複数の基材２が所定間隔を保ったまま同時に下流側に供給され、下流側の処理チャンバー３０によって複数の基材２が一度に処理されるようになっている。そして、送出ロール部１１は、交換可能になっており、送出ロール部１１を新たな送出ロール部１１と交換することにより、基材２が補充されるようになっている。
【００２４】
基材巻取リール２０は、供給された基材２を巻き取るものである。基材巻取リール２０は、基材送出リール１０と同様に、芯材である巻取ロール部２１を有しており、この巻取ロール部２１を駆動制御させることにより基材２を巻き取ることができるようになっている。すなわち、図示しない制御装置により巻取ロール部２１の回転が制御されることにより、基材２の巻取量を増加及び減少させることができる。具体的には、巻取ロール部２１の回転が調節されることにより、送り出された基材２が撓むのを抑えつつ、逆に基材２が必要以上の張力がかからないように巻き取られるようになっている。
【００２５】
巻取ロール部２１は、送出ロール部１１と同様に、基材２が巻き付けられる胴部２１ａとその両端に胴部２１ａより大径の鍔部２１ｂとを有している。そして、胴部２１ａには、複数条の基材２すべてに太陽電池セルを形成する積層体が形成された状態で、送出ロール部１１の配列順に巻き取られている。そして、巻取ロール部２１は、交換可能になっており、胴部２１ａに処理中基材２が所定量巻き取られると巻取ロール部２１が取り外され、新たな巻取ロール部２１が基材巻取リール２０に装着される。
【００２６】
なお、基材送出リール１０と基材巻取リール２０とは、それぞれブース５０内に配置されている。このブース５０は、図示しない真空ポンプと接続されており、ブース５０内が真空状態に保つことができる。これにより、後述の処理チャンバー３０、バッファチャンバー４０とともに基材送出リール１０から基材巻取リール２０までの製膜形成過程において基材２を真空環境下に置くことができる。
【００２７】
処理チャンバー３０は、基材２上に積層体（製膜体）を構成する層（膜）を形成するためのものであり、本実施形態では、３つの処理チャンバー３０を備えている。太陽電池モジュールは、基材２側から下部電極層３ａ、光電変換層３ｂ、上部電極層３ｃがこの順に積層（製膜）されている（図５参照）。そのため、処理チャンバー３０は、下部電極層３ａを積層させる処理チャンバー３０Ａ、光電変換層３ｂを積層させる処理チャンバー３０Ｂ、上部電極層３ｃを形成させる処理チャンバー３０Ｃを有しており、これらが上流側からこの順に配置されている。ここで、処理チャンバー３０Ａ〜３０Ｃをそれぞれ区別なく呼ぶ場合には、単に処理チャンバー３０と呼ぶこととする。
【００２８】
本実施形態では、これら処理チャンバー３０はＣＶＤ装置であり、真空環境に保たれたチャンバー内に特定の原料ガスが供給されることにより所定の膜が形成される。本実施形態では、下部電極層３ａとしてＡｇとＺｎＯが製膜され、光電変換層３ｂとしてアモルファスシリコンが製膜され、上部電極層３ｃとしてＩＴＯが製膜される。すなわち、基材送出リール１０から基材２が処理チャンバー３０Ａに搬入されると、その基材２上にＡｇとＺｎＯが製膜されることにより下部電極層３ａが形成される。下部電極層３ａが形成されると、処理中基材２が巻き取られることにより処理チャンバー３０Ｂに入り、処理チャンバー３０Ｂにおいて下部電極層３ａ上にアモルファスシリコンが製膜されることにより光電変換層３ｂが形成される。光電変換層３ｂが形成されると、処理中基材２が処理中基材２が巻き取られることにより処理チャンバー３０Ｃに入り、処理チャンバー３０Ｃにおいて光電変換層３ｂ上にＩＴＯが製膜されることにより上部電極層３ｃが形成される。このように、基材送出リール１０から供給された基材２が基材巻取リール２０に巻き取れる過程において、基材２が各処理チャンバー３０を通過することにより、基材２の一方面側に太陽電池セル（積層体）が形成される。
【００２９】
バッファチャンバー４０は、処理中基材２を一時的に保持する（滞留させる）ものである。本実施形態では、このバッファチャンバー４０が３つ設けられており、それぞれ処理チャンバー３０Ａと処理チャンバー３０Ｂとの間、処理チャンバー３０Ｂと処理チャンバー３０Ｃとの間、処理チャンバー３０Ｃと基材巻取リール２０との間に設けられている。ここで、バッファチャンバー４０は、上流側から順にバッファチャンバー４０ａ、バッファチャンバー４０ｂ、バッファチャンバー４０ｃと呼び、特にバッファチャンバー４０ａ〜４０ｃを区別なく呼ぶ場合には、単にバッファチャンバー４０と呼ぶこととする。これらのバッファチャンバー４０は、各処理チャンバー３０に隣接して設けられている。すなわち、バッファチャンバー４０は、チャンバー本体４１と処理中基材２を保持する基材保持機構４２とを有しており、チャンバー本体４１が真空状態に保たれていることにより、処理チャンバー３０を出た処理中基材２がすぐにバッファチャンバー４０のチャンバー本体４１に入ることにより搬送中の処理中基材２を真空環境に保持することができる。このバッファチャンバー４０は箱状のブース５０であり、搬送される基材２を入れる入口４３と基材２を下流側に排出する出口４４とを有している。そして、チャンバー本体４１は、図示しない真空ポンプに配管を通じて接続されている。したがって、真空ポンプを作動させることによりチャンバー本体４１が真空状態に調節されるようになっている。本実施形態では、処理チャンバー３０の真空状態とほぼ同じ真空状態に調節されている。
【００３０】
また、基材保持機構４２は、処理中基材２を保持しチャンバー本体４１内に処理中基材２を滞留させるものである。基材保持機構４２は、固定ローラ６０と余長調整ローラ７０とを有しており、処理中基材２がこれらに架け渡されることにより、処理中基材２をチャンバー本体４１内に滞留させることができる。
【００３１】
固定ローラ６０は、チャンバー本体４１内に固定して設けられるローラであり、処理中基材２の搬送方向を所定の方向に方向転換させるローラである。本実施形態では、チャンバー本体４１の入口４３付近と出口４４付近とに設けられており、入口４３付近の固定ローラ６０によりチャンバー本体４１に搬入された処理中基材２が余長調整ローラ７０に方向転換され、出口４４付近の固定ローラ６０により余長調整ローラ７０から搬送された処理中基材２が出口４４方向に方向転換される。この固定ローラ６０は、図２に示すように、処理中基材２の搬送方向に対して傾斜させて設けられている。具体的には、搬送方向に対して４５°傾斜させて設けられており、この固定ローラ６０に処理中基材２を倣わせることにより、処理中基材２は入口４３から余長調整ローラ７０の方向に９０°方向転換され、余長調整ローラ７０から出口４４方向に９０°方向転換される。すなわち、入口４３から搬入された処理中基材２は、９０°反転されつつ、固定ローラ６０のローラ面に処理中基材２の裏面２ａ（製膜される側と反対側の面）が倣わされる。一方、余長調整ローラ７０から搬送される処理中基材２は、そのまま固定ローラ６０のローラ面に裏面２ａが倣わされ、出口４４側に方向転換される。その後、処理中基材２は９０°反転されつつ、出口４４に搬送させる。このように、処理中基材２の処理面に触れることなく処理中基材２をチャンバー本体４１内で方向転換させることができる。そして、処理中基材２の搬送経路、すなわち、固定ローラ６０と余長調整ローラ７０間、及び、余長調整ローラ７０間では、処理中基材２が捻れることがなく、各ローラから出た姿勢を保って搬送される。したがって、搬送中に処理中基材２が捻られて必要以上の応力を受けることにより製膜が損傷するのを防止できる。
【００３２】
また、固定ローラ６０のローラ面には、図３に示すように、処理中基材２を倣わせるための溝が複数形成されている。この溝は、基材２の幅寸法に応じて形成され、固定ローラ６０の軸方向に等間隔で配置されている（図３（ｂ））。本実施形態では、それぞれの溝の幅方向端部には、テーパーが設けられており、処理中基材２が溝から外れるのを抑えることができるようになっている（図３（ｃ））。したがって、複数条の処理中基材２は、固定ローラ６０のローラ面から外れることなく、所定間隔を保って搬送されるようになっている（図３（ａ））。
【００３３】
また、ローラ径は、処理中基材２に形成された製膜に曲げ応力が作用しても性能上問題のない寸法に形成されている。したがって、固定ローラ６０のローラ面に処理中基材２の裏面２ａを倣わせた場合であっても、基材２上に形成済みの製膜に影響を与えることなく処理中基材２を方向転換させることができる。
【００３４】
余長調整ローラ７０は、チャンバー本体４１内に収容される処理中基材２の量を調節するものである。本実施形態では、図１、図２に示すように、２つの余長調整ローラ７０が入口４３側の固定ローラ６０及び出口４４側の固定ローラ６０それぞれに対して対になるように設けられている。ここで便宜上、入口４３側の余長調整ローラ７０を第１の余長調整ローラ７０、出口４４側の余長調整ローラ７０を第２の余長調整ローラ７０という。そして、これら余長調整ローラ７０の高さ位置は共通になるように設けられている。これらの余長調整ローラ７０は、処理中基材２の搬送方向に対して傾斜させて設けられており、本実施形態では、固定ローラ６０と同様に搬送方向に対して４５°傾斜させて設けられている。これにより、入口４３側の固定ローラ６０から搬送された処理中基材２をその処理面に触れることなく出口４４側の固定ローラ６０に搬送することができる。すなわち、入口４３側固定ローラ６０から搬送された処理中基材２は、その裏面２ａが第１の余長調整ローラ７０のローラ面に倣わされ、その後、処理中基材２の裏面２ａが第２の余長調整ローラ７０のローラ面に倣わされる。そして、第２の余長調整ローラ７０から搬送された処理中基材２は、その裏面２ａが出口４４側の固定ローラ６０に倣わされる。このようにチャンバー本体４１内で固定ローラ６０及び余長調整ローラ７０に架け渡される間、固定ローラ６０及び余長調整ローラ７０のローラ面には常に処理中基材２の裏面２ａが倣わされるため、バッファチャンバー４０では、入口４３から出口４４まで処理中基材２の処理面に触れることなく処理中基材２を滞留させることができる。
【００３５】
また、余長調整ローラ７０は、固定ローラ６０に対して接離可能に移動できるようになっている。具体的には、余長調整ローラ７０は、昇降機構８０に取付けられており、この昇降機構８０により固定ローラ６０に対して接近及び離間できるようになっている。昇降機構８０は、固定ローラ６０から離れる方向に延びるレール８１と、このレール８１に連結されるガイド８２とを有しており、ガイド８２にはボールネジ等の駆動装置が接続されている。したがって、駆動装置を駆動制御することにより、ガイド８２がレール８１に沿って移動し、任意の位置で停止できるようになっている。そして、ガイド８２にはブラケット８３が取付けられており、余長調整ローラ７０はこのブラケット８３に搬送方向に対して傾斜する姿勢で取付けられている。したがって、駆動装置を駆動制御することにより、余長調整ローラ７０が固定ローラ６０に対して接離自在に移動することができ、任意の位置で停止できるようになっている。
【００３６】
この昇降機構８０により、バッファチャンバー４０内に滞留できる処理中基材２の量（長さ）を調節することができる。すなわち、余長調整ローラ７０を固定ローラ６０に近接する位置から離間させるように移動させると、余長調整ローラ７０と固定ローラ６０間が広がることにより、余長調整ローラ７０と固定ローラ６０間に保持できる処理中基材２の量を増加させることができる。すなわち、下流側の処理チャンバー３０の処理中に上流側の処理チャンバー３０の処理が終了すれば、余長調整ローラ７０を固定ローラ６０から離間する方向に移動させることにより、上流側の処理チャンバー３０内の処理中基材２をバッファチャンバー４０内に取り込んで下流側の処理チャンバー３０の処理が終了するまで一時的に滞留させることができる。
【００３７】
また、上流側の処理チャンバー３０の処理中に下流側の処理チャンバー３０の処理が終了した場合には、基材巻取リール２０又は下流側のバッファチャンバー４０の余長調整ローラ７０を移動させることにより処理基材２を下流側に移動させつつ、上流側のバッファチャンバー４０の余長調整ローラ７０を固定ローラ６０に接近させることにより、上流側の処理チャンバー３０内の処理中基材２を搬送させることなく、下流側の処理チャンバー３０に新たな処理中基材２を搬入させることができる。
【００３８】
なお、余長調整ローラ７０は、ローラ面、ローラ径について固定ローラ６０と同様に形成されている。詳細な説明については、固定ローラ６０と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００３９】
次に、この基材表面処理装置１の動作について説明する。本実施形態では、処理チャンバー３０Ｂの処理完了時間と比較して、処理チャンバー３０Ａの処理完了時間は短く、処理チャンバー３０Ｃの処理完了時間は長い場合について説明する。
【００４０】
まず、基材表面処理装置１に基材２がセットされる。具体的には、複数の基材２を巻回した送出ロール部１１が基材送出リール１０に装着され、空の巻取ロール部２１が基材巻取リール２０に装着される。そして、基材送出リール１０の基材２を処理チャンバー３０及びバッファチャンバー４０に架け渡され、基材２の先端が基材巻取リール２０に固定される。すなわち、バッファチャンバー４０では、固定ローラ６０及び余長調整ローラ７０に基材２の裏面２ａが当接するようにして架け渡される。
【００４１】
ここで、初期状態において、下流側の処理チャンバー３０の処理時間が長い場合（処理が遅い場合）には、その上流側のバッファチャンバー４０の固定ローラ６０と余長調整ローラ７０とは接近した位置に設定される。逆に、下流側の処理チャンバー３０の処理時間が短い場合（処理時間が早い場合）には、その上流側のバッファチャンバー４０の固定ローラ６０と余長調整ローラ７０とは離間した位置に設定される。
【００４２】
次に、基材２上に製膜（積層体形成）が行われる。具体的には、各処理チャンバー３０、バッファチャンバー４０及びブース５０が真空状態に設定され、基材巻取リール２０が駆動されることにより基材２が一定の速度で巻き取られる。そして、処理チャンバー３０Ａ〜３０Ｃにおいて特定ガスが噴出されることにより、基材２上に所定の膜が形成される。すなわち、基材２が搬入された処理チャンバー３０Ａでは下部電極層３ａが形成され、次に処理チャンバー３０Ｂに搬入されて下部電極層３ａ上に光電変換層３ｂが形成され、次処理チャンバー３０Ｃに搬入されて光電変換層３ｂ上に上部電極層３ｃが形成され、基材２上に太陽電池セルを構成する積層体が形成される。なお、本実施形態では初期状態から各処理チャンバー３０において特定ガスが噴出するが、初期状態では、処理チャンバー３０Ｂ，Ｃは処理を停止しておき、下部電極が形成された処理中基板が搬送されたときに処理を開始するように設定されていてもよい。
【００４３】
このようにして、太陽電池セルの生産が定常状態になった場合に、処理チャンバー３０Ａに着目すると、処理チャンバー３０Ａの処理時間は、処理チャンバー３０Ｂよりも短いため、処理チャンバー３０Ｂにおける光電変換層３ｂよりも処理チャンバー３０Ａにおける下部電極層３ａが早く形成される。そのため、処理チャンバー３０Ａから処理チャンバー３０Ｂに搬送する際に余長が発生するが、バッファチャンバー４０ａの余長調整ローラ７０が固定ローラ６０から離れるように移動させることによりその余長が収容され、処理チャンバー３０Ａによる処理が完了した処理中基材２をバッファチャンバー４０ａ内に保持し溜め置くことができる。その際、処理中基材２の裏面２ａのみに当接させて保持できるため、形成された下部電極層３ａを損傷させる虞はなく、またバッファチャンバー４０ａは真空状態に保たれているため、下部電極が酸化等することはない。
【００４４】
また、処理チャンバー３０Ｃに着目すると、処理チャンバー３０Ｂに比べて早く処理が終了する。そのため、基材巻取リール２０により処理中基材２が巻き取られるが、処理チャンバー３０Ｂの処理が終了していない状態で巻き取ると処理中基材２に不要な張力が負荷されるが、バッファチャンバー４０ｂの余長調整ローラ７０が固定ローラ６０に接近するように移動させることにより、バッファチャンバー４０ｂに滞留されている光電変換層３ｂが積層済みの処理中基材２が処理チャンバー３０Ｃに搬入される。
【００４５】
また、基材巻取リール２０の巻取ロール部２１に処理済基材が満量になると、巻取ロール部２１が新たな巻取ロール部２１に交換される。具体的には、巻取ロール部２１の交換時期になると、バッファチャンバー４０ｃの余長調整ローラ７０が固定ローラ６０から離間することにより、処理チャンバー３０Ｃで処理された処理中基材２がバッファチャンバー４０ｃ内に保持される。その間、巻取ロール部２１を新たな巻取ロール部２１に交換されることにより、処理中基材２を真空環境下のままで交換することができる。
【００４６】
このようにして、バッファチャンバー４０に処理中基材２を一時的に溜め置くことができるため、処理時間の異なる処理チャンバー３０に連続的に基材２が搬送される場合であっても、処理チャンバー３０に基材２を溜め置くことなく基材２上に積層体（処理済基材）を形成することができる。すなわち、処理時間の異なる処理チャンバー３０間にバッファチャンバー４０を配置されることにより、下流側の処理チャンバー３０の処理時間が長い場合には、一時的に処理中基材２を溜め置くことにより上流側処理チャンバー３０の処理を継続させることができ、下流側処理チャンバー３０の処理時間が短い場合には、溜め置かれた処理基材２を搬送することで下流側処理チャンバー３０の処理を継続させることができる。したがって、基材２が各リール間に架け渡されて連続的に処理が行われる場合であっても、各処理チャンバー３０の処理を停止させることなく処理を行うことができる。そして、バッファチャンバー４０では、処理中基材２の裏面２ａのみに当接させて保持できるため、形成された積層体を損傷させる虞はなく、また、基材送出リール１０から基材巻取リール２０まで基材２が捻れることなく処理が行われるため、処理中基材２に不要な応力を負荷することなく処理を完了させることができる。またバッファチャンバー４０は真空状態に保たれているため、積層体が酸化等の化学変化を起こすのを防止することができる。すなわち、品質の安定した膜（又は処理済基材）を形成することができる。
【００４７】
また、上記実施形態では、基材２が一定速度で搬送される場合について説明したが、各処理チャンバー３０の処理中は停止しておき、処理チャンバー３０の処理が全て終了した後、基材巻取リール２０を作動させて処理中基材２を搬送されるものであってもよい。このような場合であっても品質の安定した積層体を形成することができる。すなわち、バッファチャンバー４０を処理時間の異なる処理チャンバー３０間に配置することにより、ある処理チャンバー３０の処理が終了すれば、余長調整ローラ７０を移動させることにより、基材巻取リール２０を作動させることなくバッファチャンバー４０に溜め置くことができる。これにより、処理が完了した処理中基材２を処理チャンバー３０内に滞留させておくことにより、チャンバー内に残留している製膜生成ガスが積層体に作用し、積層体の組成や厚みに影響する虞を回避することができる。
【００４８】
また、上記実施形態では、基材保持機構４２の余長調整ローラ７０が固定ローラ６０に対して上下方向に接離可能な例について説明したが、余長調整ローラ７０が固定ローラ６０に対して水平方向に接離するものであってもよい。具体的には、図８に示すように、送出ロール部１１および巻取ロール部２１は、その回転軸が水平方向になる状態で設置され、基材２の裏面が上方を向く姿勢で搬送される。そして、バッファチャンバ４０では、余長調整ローラ７０が固定ローラ６０に対して水平方向（紙面を貫通する方向）に接近、離間することにより処理中基材２の余長が収容され、各処理チャンバー３０の処理に応じて処理中基材２の余長が調節される。この実施形態によっても、処理中基材２の裏面２ａのみに当接させて保持できるため、形成された下部電極層３ａを損傷させる虞はなく、また、基材送出リール１０から基材巻取リール２０まで基材２が捻れることなく処理が行われるため、処理中基材２に不要な応力を負荷することなく処理を完了させることができる。
【００４９】
また、上記実施形態では、本発明を太陽電池モジュールの製膜形成装置に適用した例について説明したが、基材をプラズマ処理する装置に適用するものでもよい。すなわち、ロールに巻回された基材を順次処理する際に、その処理前後で基材の余長を調整する必要があるものであれば用途は特に限定しない。
【符号の説明】
【００５０】
１ 基材表面処理装置
２ 基材
２ａ 裏面
１０ 基材送出リール
２０ 基材巻取リール
３０ 処理チャンバー
４０ バッファチャンバー
６０ 固定ローラ
７０ 余長調整ローラ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送出しリールから巻取りリールに巻き取られる基材上に処理を行って基材の表面を処理する基材表面処理装置に関するものであり、特に基材表面に処理を行って太陽電池セルの製膜積層体を形成する基材表面処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池モジュールとして、複数枚の細長い太陽電池セルを並べて接合したスラット構造型のものが知られている（例えば、特許文献１参照）。スラット型太陽電池モジュールは、製膜工程、切断工程、接合工程を経て形成されている。すなわち、製膜工程では、基材表面処理装置により、ロールに巻かれている帯状の金属材料を送り出し、この金属材料の上に太陽電池セルを構成するために必要な各種膜が積層され、ロール状の積層体（製膜体ともいう）を得る。そして、切断工程により前記ロール状に巻かれた積層体を所定長さに切断し、細長い太陽電池セルを得る。そして、接合工程により、太陽電池セルを複数枚並べて、隣り合う太陽電池セルの縁部同士を重ね合わせて電気的に接合し、１枚の太陽電池モジュールを得る。このようにして製造された太陽電池モジュールは、複数枚の太陽電池セルが電気的に直列接続された状態となり、実用的な電圧を得ることができる。
【０００３】
このような太陽電池セルは、金属材料からなる基材上に、下部導電層（Ａｇ、ＺｎＯ等）、光電変換層（アモルファスシリコン層等）及び上部導電層（ＩＴＯ等）を形成する処理を行ってこれらが積層されて形成されている。この下部電極層、光電変換層、上部導電層は、基材表面処理装置の各チャンバー内でスパッタやＣＶＤ法により形成されている。具体的には、図６に示すように、基材送出リール１００に巻回された基材１０１が複数のチャンバー１０２を経ることにより下部導電層、光電変換層、及び上部導電層が形成されて基材巻取リール１０３に巻き取られる。すなわち、チャンバー１０２Ａでは基材１０１上に下部導電層が形成され、チャンバー１０２Ｂでは下部導電層上に光電変換層が形成され、チャンバー１０２Ｃでは光電変換層上に上部導電層が形成され、各層が順次積層された後、基材巻取リール１０３により巻き取られることにより、巻回された製膜積層体が連続的に形成される。そして、得られた製膜積層体は、上述の通り切断工程、接合工程を経ることにより、太陽電池モジュールが形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−０１０３５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の基材表面処理装置では、基材送出リール１００から基材巻取リール１０３に巻き取られることにより製膜積層体が連続的に形成されるが、各チャンバー１０２における製膜時間（処理時間）が異なっているため、下流側の処理が未完了であれば基材１０１（処理中基材１０１）を下流側のチャンバー１０２に進めることができない。そこで、処理の遅いチャンバー１０２の直前に上流側処理の完了した基材１０１を溜め置くようにすると、処理中基材１０１上に形成された積層体に接触したり、一定以上の応力が作用した場合には、形成された積層体が損傷を受け製品の安定性に影響する。そのため、下流側処理が完了するまで上流側の処理が完了した基材１０１をチャンバー１０２内に待機させる必要がある。
【０００６】
しかし、あるチャンバー１０２で製膜処理が完了した処理中基材１０１をそのチャンバー１０２内にそのまま保持させると、チャンバー１０２内に残留している製膜生成ガスにより、積層体の組成や厚みに影響する虞があり、品質が安定した製品の供給が困難になるという問題があった。
【０００７】
本発明は上記問題を鑑みてなされたものであり、各チャンバーの処理速度が異なる場合であっても、基材処理面に接触することなく処理中基材を一時的に保持することにより品質の安定した処理済基材を得ることができる基材表面処理装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために本発明の基材表面処理装置は、基材送出リールから送出された基材の処理面に各処理を行って処理後の基材を下流側の基材巻取リールに巻き取る基材表面処理装置であって、基材の処理面に処理を行う処理チャンバーと、処理後の基材を一時的に滞留させるバッファチャンバーと、を備えており、前記バッファチャンバーは、固定ローラと、この固定ローラに対して接離可能に移動する余長調整ローラとを有しており、前記固定ローラ及び前記余長調整ローラは、基材の進行方向に対して傾斜して配置されており、前記固定ローラのローラ面と前記余長調整ローラのローラ面とに基材の処理面の裏面を接触させつつ、前記余長調整ローラを移動させることにより基材の長さに応じて基材を滞留させることを特徴としている。
【０００９】
上記基材表面処理装置によれば、各チャンバー処理後の処理中基材がバッファチャンバーにおける固定ローラと余長調整ローラとに架け渡され、余長調整ローラが固定ローラに対して移動可能に構成されているため、処理中基材の長さに応じて固定ローラと余長調整ローラとの距離を調節することによりバッファチャンバー内に処理中基材を一時的に保持する（滞留させる）ことができる。また、固定ローラ及び余長調整ローラは、基材の進行方向に対して傾斜して配置されていることにより、基材に捻れを生じさせることなく基材の処理面の裏面のみを接触させて基材を架け渡すことができる。すなわち、図７（ａ）に示すように、固定ローラ１０４及び余長調整ローラ１０５が基材１０１の進行方向に対して垂直になるように配置された場合には、基材１０１の方向転換の際、基材１０１の処理面１０１ａにローラ面１０５ａを接触せざるを得ない。これを回避するためには、図７（ｂ）に示すように、固定ローラ１０４と余長調整ローラ１０５との間の基材１０１を１８０°捻って架け渡せばよいが、固定ローラ１０４と余長調整ローラ１０５との距離が短くなると基材１０１が捻れることにより基材１０１にかかる応力が一定以上になり基材１０１の処理面に損傷を与える虞がある。その点、本発明の固定ローラ及び余長調整ローラは、基材の進行方向に対して傾斜して配置されていることにより、処理中基材の方向転換が基材を捻ることなく行われ、固定ローラ及び余長調整ローラが接近しても一定以上の応力が処理中基材にかかることを抑えることができる。したがって、各チャンバーの処理速度が異なる場合であっても、基材処理面に接触することなく、かつ、一定以上の応力負荷をかけることなく、処理中基材を一時的に保持することができ、品質の安定した処理済基材を得ることができる。
【００１０】
また、前記バッファチャンバーと前記処理チャンバーとは隣接されて配置されており、それぞれのチャンバーは真空環境に維持されている構成にしてもよい。
【００１１】
この構成によれば、処理中基材を大気に触れさせることなく製品基材を得ることができる。
【００１２】
また、前記バッファチャンバーは、基材巻取リールの直前に設けられている構成としてもよい。
【００１３】
この構成によれば、処理中基材をバッファチャンバーに溜め置くことができるため、基材巻取リールを交換する際に、基材処理を中断させることなく行うことができる。
【００１４】
また、前記バッファチャンバーの固定ローラと余長調整ローラには、複数の基材が架け渡されている構成にしてもよい。
【００１５】
この構成によれば、各チャンバーにおいて複数の基材を一度に処理することができる。
【００１６】
また、前記基材表面処理装置は、前記基材の処理面に太陽電池セルの製膜積層体を形成する場合に好適に用いられる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の基材表面処理装置によれば、各チャンバーの処理速度が異なる場合であっても、基材処理面に接触することなく処理中基材を一時的に保持することにより品質の安定した処理済基材を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態における基材表面処理装置を示す概略図である。
【図２】上記基材表面処理装置のバッファチャンバーの主要構成を示す図である。
【図３】固定ローラ又は余長調整ローラを示す図であり、（ａ）は、複数の基材が倣わされた状態を示す図であり、（ｂ）は、ローラ面に形成された溝を示す図であり、（ｃ）は、ローラ面に形成された溝にテーパーが形成された状態を示す図である。
【図４】送出ロール部又は巻取ロール部を示す図である。
【図５】基材上に下部電極層、光電変換層、上部電極層を積層させた処理中基材を示す図である。
【図６】従来の基材表面処理装置を示す図である。
【図７】固定ローラ及び余長調整ローラが基材の進行方向に対して垂直になるように配置された状態を示す図であり、（ａ）は、固定ローラと余長調整ローラとの間に基材を架け渡した状態を示す図であり、（ｂ）は、固定ローラと余長調整ローラとの間の基材を１８０°捻って架け渡した状態を示す図である。
【図８】他の実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
次に、本発明の基材表面処理装置１の実施の形態について説明する。ここで、図１は、本実施形態における基材表面処理装置１の構成を示す概略図であり、図２はバッファチャンバー４０の主要構成を示す図である。なお、本実施形態では、太陽電池モジュールの製膜形成装置に適用した例として説明することとする。
【００２０】
図１及び図２に示すように、基材表面処理装置１は、基材送出リール１０と、基材巻取リール２０と、処理チャンバー３０と、バッファチャンバー４０とを有しており、基材送出リール１０に巻回された基材２が処理チャンバー３０及びバッファチャンバー４０を通過することにより基材２上に太陽電池セルを形成する表面処理が行われ（製膜処理が行われ）、基材巻取リール２０に巻き取られることにより、ロール状の太陽電池セル母材が形成される。この太陽電池セル母材は、後工程である切断工程により太陽電池セルが形成され、さらに接合工程を経て太陽電池モジュールが形成される。
【００２１】
なお、本実施形態では、基材送出リール１０側を上流側とし、基材２が処理される後工程側、すなわち、基材巻取リール２０側を下流側として説明を進めることにする。また、太陽電池セルが完全に形成される前に積層体が形成された状態の基材２を処理中基材２と呼ぶことにする。
【００２２】
基材送出リール１０は、基材２を下流側に供給するためのものである。基材送出リール１０は、芯材である送出ロール部１１を有しており、この送出ロール部１１を駆動制御させることにより基材２を送り出すことができるようになっている。すなわち、図示しない制御装置により送出ロール部１１の回転が制御されることにより、基材２の送出量を増加及び減少させることができる。具体的には、基材２が下流側から引張力を受けた状態で送出ロール部１１を回転させることにより基材２が下流側に送り出され、適宜、送出ロール部１１にブレーキをかけることにより基材２が撓むことなく送り出されるようになっている。
【００２３】
送出ロール部１１は、基材２が巻き付けられる胴部１１ａとその両端に胴部１１ａより大径の鍔部１１ｂとを有しており、本実施形態では、胴部１１ａに複数条の基材２が所定間隔をおいて巻き付けられている（図４参照）。そして、送出ロール部１１を回転させることにより、これら複数の基材２が所定間隔を保ったまま同時に下流側に供給され、下流側の処理チャンバー３０によって複数の基材２が一度に処理されるようになっている。そして、送出ロール部１１は、交換可能になっており、送出ロール部１１を新たな送出ロール部１１と交換することにより、基材２が補充されるようになっている。
【００２４】
基材巻取リール２０は、供給された基材２を巻き取るものである。基材巻取リール２０は、基材送出リール１０と同様に、芯材である巻取ロール部２１を有しており、この巻取ロール部２１を駆動制御させることにより基材２を巻き取ることができるようになっている。すなわち、図示しない制御装置により巻取ロール部２１の回転が制御されることにより、基材２の巻取量を増加及び減少させることができる。具体的には、巻取ロール部２１の回転が調節されることにより、送り出された基材２が撓むのを抑えつつ、逆に基材２が必要以上の張力がかからないように巻き取られるようになっている。
【００２５】
巻取ロール部２１は、送出ロール部１１と同様に、基材２が巻き付けられる胴部２１ａとその両端に胴部２１ａより大径の鍔部２１ｂとを有している。そして、胴部２１ａには、複数条の基材２すべてに太陽電池セルを形成する積層体が形成された状態で、送出ロール部１１の配列順に巻き取られている。そして、巻取ロール部２１は、交換可能になっており、胴部２１ａに処理中基材２が所定量巻き取られると巻取ロール部２１が取り外され、新たな巻取ロール部２１が基材巻取リール２０に装着される。
【００２６】
なお、基材送出リール１０と基材巻取リール２０とは、それぞれブース５０内に配置されている。このブース５０は、図示しない真空ポンプと接続されており、ブース５０内が真空状態に保つことができる。これにより、後述の処理チャンバー３０、バッファチャンバー４０とともに基材送出リール１０から基材巻取リール２０までの製膜形成過程において基材２を真空環境下に置くことができる。
【００２７】
処理チャンバー３０は、基材２上に積層体（製膜体）を構成する層（膜）を形成するためのものであり、本実施形態では、３つの処理チャンバー３０を備えている。太陽電池モジュールは、基材２側から下部電極層３ａ、光電変換層３ｂ、上部電極層３ｃがこの順に積層（製膜）されている（図５参照）。そのため、処理チャンバー３０は、下部電極層３ａを積層させる処理チャンバー３０Ａ、光電変換層３ｂを積層させる処理チャンバー３０Ｂ、上部電極層３ｃを形成させる処理チャンバー３０Ｃを有しており、これらが上流側からこの順に配置されている。ここで、処理チャンバー３０Ａ〜３０Ｃをそれぞれ区別なく呼ぶ場合には、単に処理チャンバー３０と呼ぶこととする。
【００２８】
本実施形態では、これら処理チャンバー３０はＣＶＤ装置であり、真空環境に保たれたチャンバー内に特定の原料ガスが供給されることにより所定の膜が形成される。本実施形態では、下部電極層３ａとしてＡｇとＺｎＯが製膜され、光電変換層３ｂとしてアモルファスシリコンが製膜され、上部電極層３ｃとしてＩＴＯが製膜される。すなわち、基材送出リール１０から基材２が処理チャンバー３０Ａに搬入されると、その基材２上にＡｇとＺｎＯが製膜されることにより下部電極層３ａが形成される。下部電極層３ａが形成されると、処理中基材２が巻き取られることにより処理チャンバー３０Ｂに入り、処理チャンバー３０Ｂにおいて下部電極層３ａ上にアモルファスシリコンが製膜されることにより光電変換層３ｂが形成される。光電変換層３ｂが形成されると、処理中基材２が処理中基材２が巻き取られることにより処理チャンバー３０Ｃに入り、処理チャンバー３０Ｃにおいて光電変換層３ｂ上にＩＴＯが製膜されることにより上部電極層３ｃが形成される。このように、基材送出リール１０から供給された基材２が基材巻取リール２０に巻き取れる過程において、基材２が各処理チャンバー３０を通過することにより、基材２の一方面側に太陽電池セル（積層体）が形成される。
【００２９】
バッファチャンバー４０は、処理中基材２を一時的に保持する（滞留させる）ものである。本実施形態では、このバッファチャンバー４０が３つ設けられており、それぞれ処理チャンバー３０Ａと処理チャンバー３０Ｂとの間、処理チャンバー３０Ｂと処理チャンバー３０Ｃとの間、処理チャンバー３０Ｃと基材巻取リール２０との間に設けられている。ここで、バッファチャンバー４０は、上流側から順にバッファチャンバー４０ａ、バッファチャンバー４０ｂ、バッファチャンバー４０ｃと呼び、特にバッファチャンバー４０ａ〜４０ｃを区別なく呼ぶ場合には、単にバッファチャンバー４０と呼ぶこととする。これらのバッファチャンバー４０は、各処理チャンバー３０に隣接して設けられている。すなわち、バッファチャンバー４０は、チャンバー本体４１と処理中基材２を保持する基材保持機構４２とを有しており、チャンバー本体４１が真空状態に保たれていることにより、処理チャンバー３０を出た処理中基材２がすぐにバッファチャンバー４０のチャンバー本体４１に入ることにより搬送中の処理中基材２を真空環境に保持することができる。このバッファチャンバー４０は箱状のブース５０であり、搬送される基材２を入れる入口４３と基材２を下流側に排出する出口４４とを有している。そして、チャンバー本体４１は、図示しない真空ポンプに配管を通じて接続されている。したがって、真空ポンプを作動させることによりチャンバー本体４１が真空状態に調節されるようになっている。本実施形態では、処理チャンバー３０の真空状態とほぼ同じ真空状態に調節されている。
【００３０】
また、基材保持機構４２は、処理中基材２を保持しチャンバー本体４１内に処理中基材２を滞留させるものである。基材保持機構４２は、固定ローラ６０と余長調整ローラ７０とを有しており、処理中基材２がこれらに架け渡されることにより、処理中基材２をチャンバー本体４１内に滞留させることができる。
【００３１】
固定ローラ６０は、チャンバー本体４１内に固定して設けられるローラであり、処理中基材２の搬送方向を所定の方向に方向転換させるローラである。本実施形態では、チャンバー本体４１の入口４３付近と出口４４付近とに設けられており、入口４３付近の固定ローラ６０によりチャンバー本体４１に搬入された処理中基材２が余長調整ローラ７０に方向転換され、出口４４付近の固定ローラ６０により余長調整ローラ７０から搬送された処理中基材２が出口４４方向に方向転換される。この固定ローラ６０は、図２に示すように、処理中基材２の搬送方向に対して傾斜させて設けられている。具体的には、搬送方向に対して４５°傾斜させて設けられており、この固定ローラ６０に処理中基材２を倣わせることにより、処理中基材２は入口４３から余長調整ローラ７０の方向に９０°方向転換され、余長調整ローラ７０から出口４４方向に９０°方向転換される。すなわち、入口４３から搬入された処理中基材２は、９０°反転されつつ、固定ローラ６０のローラ面に処理中基材２の裏面２ａ（製膜される側と反対側の面）が倣わされる。一方、余長調整ローラ７０から搬送される処理中基材２は、そのまま固定ローラ６０のローラ面に裏面２ａが倣わされ、出口４４側に方向転換される。その後、処理中基材２は９０°反転されつつ、出口４４に搬送させる。このように、処理中基材２の処理面に触れることなく処理中基材２をチャンバー本体４１内で方向転換させることができる。そして、処理中基材２の搬送経路、すなわち、固定ローラ６０と余長調整ローラ７０間、及び、余長調整ローラ７０間では、処理中基材２が捻れることがなく、各ローラから出た姿勢を保って搬送される。したがって、搬送中に処理中基材２が捻られて必要以上の応力を受けることにより製膜が損傷するのを防止できる。
【００３２】
また、固定ローラ６０のローラ面には、図３に示すように、処理中基材２を倣わせるための溝が複数形成されている。この溝は、基材２の幅寸法に応じて形成され、固定ローラ６０の軸方向に等間隔で配置されている（図３（ｂ））。本実施形態では、それぞれの溝の幅方向端部には、テーパーが設けられており、処理中基材２が溝から外れるのを抑えることができるようになっている（図３（ｃ））。したがって、複数条の処理中基材２は、固定ローラ６０のローラ面から外れることなく、所定間隔を保って搬送されるようになっている（図３（ａ））。
【００３３】
また、ローラ径は、処理中基材２に形成された製膜に曲げ応力が作用しても性能上問題のない寸法に形成されている。したがって、固定ローラ６０のローラ面に処理中基材２の裏面２ａを倣わせた場合であっても、基材２上に形成済みの製膜に影響を与えることなく処理中基材２を方向転換させることができる。
【００３４】
余長調整ローラ７０は、チャンバー本体４１内に収容される処理中基材２の量を調節するものである。本実施形態では、図１、図２に示すように、２つの余長調整ローラ７０が入口４３側の固定ローラ６０及び出口４４側の固定ローラ６０それぞれに対して対になるように設けられている。ここで便宜上、入口４３側の余長調整ローラ７０を第１の余長調整ローラ７０、出口４４側の余長調整ローラ７０を第２の余長調整ローラ７０という。そして、これら余長調整ローラ７０の高さ位置は共通になるように設けられている。これらの余長調整ローラ７０は、処理中基材２の搬送方向に対して傾斜させて設けられており、本実施形態では、固定ローラ６０と同様に搬送方向に対して４５°傾斜させて設けられている。これにより、入口４３側の固定ローラ６０から搬送された処理中基材２をその処理面に触れることなく出口４４側の固定ローラ６０に搬送することができる。すなわち、入口４３側固定ローラ６０から搬送された処理中基材２は、その裏面２ａが第１の余長調整ローラ７０のローラ面に倣わされ、その後、処理中基材２の裏面２ａが第２の余長調整ローラ７０のローラ面に倣わされる。そして、第２の余長調整ローラ７０から搬送された処理中基材２は、その裏面２ａが出口４４側の固定ローラ６０に倣わされる。このようにチャンバー本体４１内で固定ローラ６０及び余長調整ローラ７０に架け渡される間、固定ローラ６０及び余長調整ローラ７０のローラ面には常に処理中基材２の裏面２ａが倣わされるため、バッファチャンバー４０では、入口４３から出口４４まで処理中基材２の処理面に触れることなく処理中基材２を滞留させることができる。
【００３５】
また、余長調整ローラ７０は、固定ローラ６０に対して接離可能に移動できるようになっている。具体的には、余長調整ローラ７０は、昇降機構８０に取付けられており、この昇降機構８０により固定ローラ６０に対して接近及び離間できるようになっている。昇降機構８０は、固定ローラ６０から離れる方向に延びるレール８１と、このレール８１に連結されるガイド８２とを有しており、ガイド８２にはボールネジ等の駆動装置が接続されている。したがって、駆動装置を駆動制御することにより、ガイド８２がレール８１に沿って移動し、任意の位置で停止できるようになっている。そして、ガイド８２にはブラケット８３が取付けられており、余長調整ローラ７０はこのブラケット８３に搬送方向に対して傾斜する姿勢で取付けられている。したがって、駆動装置を駆動制御することにより、余長調整ローラ７０が固定ローラ６０に対して接離自在に移動することができ、任意の位置で停止できるようになっている。
【００３６】
この昇降機構８０により、バッファチャンバー４０内に滞留できる処理中基材２の量（長さ）を調節することができる。すなわち、余長調整ローラ７０を固定ローラ６０に近接する位置から離間させるように移動させると、余長調整ローラ７０と固定ローラ６０間が広がることにより、余長調整ローラ７０と固定ローラ６０間に保持できる処理中基材２の量を増加させることができる。すなわち、下流側の処理チャンバー３０の処理中に上流側の処理チャンバー３０の処理が終了すれば、余長調整ローラ７０を固定ローラ６０から離間する方向に移動させることにより、上流側の処理チャンバー３０内の処理中基材２をバッファチャンバー４０内に取り込んで下流側の処理チャンバー３０の処理が終了するまで一時的に滞留させることができる。
【００３７】
また、上流側の処理チャンバー３０の処理中に下流側の処理チャンバー３０の処理が終了した場合には、基材巻取リール２０又は下流側のバッファチャンバー４０の余長調整ローラ７０を移動させることにより処理基材２を下流側に移動させつつ、上流側のバッファチャンバー４０の余長調整ローラ７０を固定ローラ６０に接近させることにより、上流側の処理チャンバー３０内の処理中基材２を搬送させることなく、下流側の処理チャンバー３０に新たな処理中基材２を搬入させることができる。
【００３８】
なお、余長調整ローラ７０は、ローラ面、ローラ径について固定ローラ６０と同様に形成されている。詳細な説明については、固定ローラ６０と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００３９】
次に、この基材表面処理装置１の動作について説明する。本実施形態では、処理チャンバー３０Ｂの処理完了時間と比較して、処理チャンバー３０Ａの処理完了時間は短く、処理チャンバー３０Ｃの処理完了時間は長い場合について説明する。
【００４０】
まず、基材表面処理装置１に基材２がセットされる。具体的には、複数の基材２を巻回した送出ロール部１１が基材送出リール１０に装着され、空の巻取ロール部２１が基材巻取リール２０に装着される。そして、基材送出リール１０の基材２を処理チャンバー３０及びバッファチャンバー４０に架け渡され、基材２の先端が基材巻取リール２０に固定される。すなわち、バッファチャンバー４０では、固定ローラ６０及び余長調整ローラ７０に基材２の裏面２ａが当接するようにして架け渡される。
【００４１】
ここで、初期状態において、下流側の処理チャンバー３０の処理時間が長い場合（処理が遅い場合）には、その上流側のバッファチャンバー４０の固定ローラ６０と余長調整ローラ７０とは接近した位置に設定される。逆に、下流側の処理チャンバー３０の処理時間が短い場合（処理時間が早い場合）には、その上流側のバッファチャンバー４０の固定ローラ６０と余長調整ローラ７０とは離間した位置に設定される。
【００４２】
次に、基材２上に製膜（積層体形成）が行われる。具体的には、各処理チャンバー３０、バッファチャンバー４０及びブース５０が真空状態に設定され、基材巻取リール２０が駆動されることにより基材２が一定の速度で巻き取られる。そして、処理チャンバー３０Ａ〜３０Ｃにおいて特定ガスが噴出されることにより、基材２上に所定の膜が形成される。すなわち、基材２が搬入された処理チャンバー３０Ａでは下部電極層３ａが形成され、次に処理チャンバー３０Ｂに搬入されて下部電極層３ａ上に光電変換層３ｂが形成され、次処理チャンバー３０Ｃに搬入されて光電変換層３ｂ上に上部電極層３ｃが形成され、基材２上に太陽電池セルを構成する積層体が形成される。なお、本実施形態では初期状態から各処理チャンバー３０において特定ガスが噴出するが、初期状態では、処理チャンバー３０Ｂ，Ｃは処理を停止しておき、下部電極が形成された処理中基板が搬送されたときに処理を開始するように設定されていてもよい。
【００４３】
このようにして、太陽電池セルの生産が定常状態になった場合に、処理チャンバー３０Ａに着目すると、処理チャンバー３０Ａの処理時間は、処理チャンバー３０Ｂよりも短いため、処理チャンバー３０Ｂにおける光電変換層３ｂよりも処理チャンバー３０Ａにおける下部電極層３ａが早く形成される。そのため、処理チャンバー３０Ａから処理チャンバー３０Ｂに搬送する際に余長が発生するが、バッファチャンバー４０ａの余長調整ローラ７０が固定ローラ６０から離れるように移動させることによりその余長が収容され、処理チャンバー３０Ａによる処理が完了した処理中基材２をバッファチャンバー４０ａ内に保持し溜め置くことができる。その際、処理中基材２の裏面２ａのみに当接させて保持できるため、形成された下部電極層３ａを損傷させる虞はなく、またバッファチャンバー４０ａは真空状態に保たれているため、下部電極が酸化等することはない。
【００４４】
また、処理チャンバー３０Ｃに着目すると、処理チャンバー３０Ｂに比べて早く処理が終了する。そのため、基材巻取リール２０により処理中基材２が巻き取られるが、処理チャンバー３０Ｂの処理が終了していない状態で巻き取ると処理中基材２に不要な張力が負荷されるが、バッファチャンバー４０ｂの余長調整ローラ７０が固定ローラ６０に接近するように移動させることにより、バッファチャンバー４０ｂに滞留されている光電変換層３ｂが積層済みの処理中基材２が処理チャンバー３０Ｃに搬入される。
【００４５】
また、基材巻取リール２０の巻取ロール部２１に処理済基材が満量になると、巻取ロール部２１が新たな巻取ロール部２１に交換される。具体的には、巻取ロール部２１の交換時期になると、バッファチャンバー４０ｃの余長調整ローラ７０が固定ローラ６０から離間することにより、処理チャンバー３０Ｃで処理された処理中基材２がバッファチャンバー４０ｃ内に保持される。その間、巻取ロール部２１を新たな巻取ロール部２１に交換されることにより、処理中基材２を真空環境下のままで交換することができる。
【００４６】
このようにして、バッファチャンバー４０に処理中基材２を一時的に溜め置くことができるため、処理時間の異なる処理チャンバー３０に連続的に基材２が搬送される場合であっても、処理チャンバー３０に基材２を溜め置くことなく基材２上に積層体（処理済基材）を形成することができる。すなわち、処理時間の異なる処理チャンバー３０間にバッファチャンバー４０を配置されることにより、下流側の処理チャンバー３０の処理時間が長い場合には、一時的に処理中基材２を溜め置くことにより上流側処理チャンバー３０の処理を継続させることができ、下流側処理チャンバー３０の処理時間が短い場合には、溜め置かれた処理基材２を搬送することで下流側処理チャンバー３０の処理を継続させることができる。したがって、基材２が各リール間に架け渡されて連続的に処理が行われる場合であっても、各処理チャンバー３０の処理を停止させることなく処理を行うことができる。そして、バッファチャンバー４０では、処理中基材２の裏面２ａのみに当接させて保持できるため、形成された積層体を損傷させる虞はなく、また、基材送出リール１０から基材巻取リール２０まで基材２が捻れることなく処理が行われるため、処理中基材２に不要な応力を負荷することなく処理を完了させることができる。またバッファチャンバー４０は真空状態に保たれているため、積層体が酸化等の化学変化を起こすのを防止することができる。すなわち、品質の安定した膜（又は処理済基材）を形成することができる。
【００４７】
また、上記実施形態では、基材２が一定速度で搬送される場合について説明したが、各処理チャンバー３０の処理中は停止しておき、処理チャンバー３０の処理が全て終了した後、基材巻取リール２０を作動させて処理中基材２を搬送されるものであってもよい。このような場合であっても品質の安定した積層体を形成することができる。すなわち、バッファチャンバー４０を処理時間の異なる処理チャンバー３０間に配置することにより、ある処理チャンバー３０の処理が終了すれば、余長調整ローラ７０を移動させることにより、基材巻取リール２０を作動させることなくバッファチャンバー４０に溜め置くことができる。これにより、処理が完了した処理中基材２を処理チャンバー３０内に滞留させておくことにより、チャンバー内に残留している製膜生成ガスが積層体に作用し、積層体の組成や厚みに影響する虞を回避することができる。
【００４８】
また、上記実施形態では、基材保持機構４２の余長調整ローラ７０が固定ローラ６０に対して上下方向に接離可能な例について説明したが、余長調整ローラ７０が固定ローラ６０に対して水平方向に接離するものであってもよい。具体的には、図８に示すように、送出ロール部１１および巻取ロール部２１は、その回転軸が水平方向になる状態で設置され、基材２の裏面が上方を向く姿勢で搬送される。そして、バッファチャンバ４０では、余長調整ローラ７０が固定ローラ６０に対して水平方向（紙面を貫通する方向）に接近、離間することにより処理中基材２の余長が収容され、各処理チャンバー３０の処理に応じて処理中基材２の余長が調節される。この実施形態によっても、処理中基材２の裏面２ａのみに当接させて保持できるため、形成された下部電極層３ａを損傷させる虞はなく、また、基材送出リール１０から基材巻取リール２０まで基材２が捻れることなく処理が行われるため、処理中基材２に不要な応力を負荷することなく処理を完了させることができる。
【００４９】
また、上記実施形態では、本発明を太陽電池モジュールの製膜形成装置に適用した例について説明したが、基材をプラズマ処理する装置に適用するものでもよい。すなわち、ロールに巻回された基材を順次処理する際に、その処理前後で基材の余長を調整する必要があるものであれば用途は特に限定しない。
【符号の説明】
【００５０】
１ 基材表面処理装置
２ 基材
２ａ 裏面
１０ 基材送出リール
２０ 基材巻取リール
３０ 処理チャンバー
４０ バッファチャンバー
６０ 固定ローラ
７０ 余長調整ローラ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材送出リールから送出された基材の処理面に各処理を行って処理後の基材を下流側の基材巻取リールに巻き取る基材表面処理装置であって、
基材の処理面に処理を行う処理チャンバーと、
処理後の基材を一時的に滞留させるバッファチャンバーと、
を備えており、
前記バッファチャンバーは、固定ローラと、この固定ローラに対して接離可能に移動する余長調整ローラとを有しており、
前記固定ローラ及び前記余長調整ローラは、基材の進行方向に対して傾斜して配置されており、
前記固定ローラのローラ面と前記余長調整ローラのローラ面とに基材の処理面の裏面を接触させつつ、前記余長調整ローラを移動させることにより基材の長さに応じて基材を滞留させることを特徴とする基材表面処理装置。
【請求項２】
前記バッファチャンバーと前記処理チャンバーとは隣接されて配置されており、それぞれのチャンバーは真空環境に維持されていることを特徴とする請求項１に記載の基材表面処理装置。
【請求項３】
前記バッファチャンバーは、基材巻取リールの直前に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の基材表面処理装置。
【請求項４】
前記バッファチャンバーの固定ローラと余長調整ローラには、複数の基材が架け渡されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の基材表面処理装置。
【請求項５】
前記積層体は、太陽電池セルの製膜積層体あることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の基材表面処理装置。
【請求項１】
基材送出リールから送出された基材の処理面に各処理を行って処理後の基材を下流側の基材巻取リールに巻き取る基材表面処理装置であって、
基材の処理面に処理を行う処理チャンバーと、
処理後の基材を一時的に滞留させるバッファチャンバーと、
を備えており、
前記バッファチャンバーは、固定ローラと、この固定ローラに対して接離可能に移動する余長調整ローラとを有しており、
前記固定ローラ及び前記余長調整ローラは、基材の進行方向に対して傾斜して配置されており、
前記固定ローラのローラ面と前記余長調整ローラのローラ面とに基材の処理面の裏面を接触させつつ、前記余長調整ローラを移動させることにより基材の長さに応じて基材を滞留させることを特徴とする基材表面処理装置。
【請求項２】
前記バッファチャンバーと前記処理チャンバーとは隣接されて配置されており、それぞれのチャンバーは真空環境に維持されていることを特徴とする請求項１に記載の基材表面処理装置。
【請求項３】
前記バッファチャンバーは、基材巻取リールの直前に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の基材表面処理装置。
【請求項４】
前記バッファチャンバーの固定ローラと余長調整ローラには、複数の基材が架け渡されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の基材表面処理装置。
【請求項５】
前記積層体は、太陽電池セルの製膜積層体あることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の基材表面処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−２１０３９（Ｐ２０１３−２１０３９Ａ）
【公開日】平成２５年１月３１日（２０１３．１．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５１４２１（Ｐ２０１１−１５１４２１）
【出願日】平成２３年７月８日（２０１１．７．８）
【出願人】（０００２１９３１４）東レエンジニアリング株式会社 (505)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月３１日（２０１３．１．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月８日（２０１１．７．８）
【出願人】（０００２１９３１４）東レエンジニアリング株式会社 (505)
【Ｆターム（参考）】
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