專利名稱：溝槽加工工具及溝槽加工方法
溝槽加工工具及溝槽加工方法技術領域
本發(fā)明有關于一種溝槽加工工具，特別是有關于使用于制造黃銅礦(chalcopyrite)化合物太陽電池或非晶(amorphous)娃太陽電池等積成型薄膜太陽電池時的溝槽加工的溝槽加工工具、以及使用該溝槽加工工具的溝槽加工方法。
在此，所謂的黃銅礦化合物，除了 CIGS (Cu (In，Ga) Se2)之外，還包括CIGSS (Cu (In，Ga) (Se，S)2)、CIS (CuInS2)等。
背景技術：
在使用黃銅礦化合物半導體等作為光吸收層的薄膜太陽電池中，一般在基板上串聯(lián)連接形成有多個單位晶格(unit cell)的積成型構造。
現(xiàn)對現(xiàn)有習知的黃銅礦化合物積成型薄膜太陽電池的制造方法進行說明。圖6(a)、圖6(b)及圖6(c)，表示CIGS薄膜太陽電池的制造步驟的示意圖。首先，如圖6(a)所示，在由堿石灰玻璃(SLG)等構成的絕緣基板I上，借由濺鍍法形成有成為正極側的下部電極的Mo電極層2之后，對形成光吸收層前的薄膜太陽電池基板，借由刻劃加工形成下部電極分離用的溝槽S (Pl步驟)。
之后，如圖6(b)所示，在Mo電極層2上，借由蒸著法、濺鍍法等形成由化合物半導體(CIGS)薄膜所構成的光吸收層3，在其上，借由CBD法(化學溶液沉積法)形成用以異質(zhì)接合的由ZnS薄膜等所構成的緩沖(buffer)層4,在其上,形成由ZnO薄膜所構成的絕緣層5。而且，相對于形成透明電極層前的薄膜太陽電池基板，在從下部電極分離用的溝槽S往橫方向遠離既定距離的位置，借由刻劃加工形成到達至Mo電極層2的電極間接觸用的溝槽Ml (P2 步驟)。
接著,如圖6(c)所示,從絕緣層5之上形成由ZnO:Al薄膜所構成的作為上部電極的透明電極層6，作為具備有利用光電轉換而發(fā)電必要的各機能層的太陽電池基板，借由刻劃加工形成到達至下部的Mo電極層2的電極分離用的溝槽M2 (P3步驟)。
在上述的制造積成型薄膜太陽電池的步驟中，作為借由刻劃進行溝槽加工溝槽Ml及M2的技術，是使用機械式的刻劃法。
機械式的刻劃法，例如，如在專利文獻I及2所揭示般，借由將前端成為前端尖細狀的金屬針(needle)等的溝槽加工工具的刀刃前端，施予既定的壓力而按壓于基板并同時移動，而加工電極分離用的溝槽的技術。
如于專利文獻I及2所揭示般的機械式刻劃法，將溝槽加工工具的刀刃前端的形狀變成為前端尖細的針狀，但嚴格來說，壓接薄膜太陽電池的部分為了使接觸面積變廣而以成為平坦的方式將前端切成大致水平。亦即，如圖7所示，將前端部分71成為圓錐梯狀，且將底面72成為平坦。將如此形狀的溝槽加工工具7，用以形成薄膜太陽電池基板的溝槽的薄膜按壓，同時沿著刻劃預定線移動，借此進行溝槽加工。
在前端部分使用圓錐梯狀的溝槽加工工具的情形，存在溝槽附近的薄膜不規(guī)則地大片地剝落，甚至去除了不必要 去除的部分，存在太陽電池的性能及良率降低的問題點。此夕卜，一旦隨著溝槽加工工具的使用而使刀刃前端產(chǎn)生磨耗，前端部分由于是圓錐梯狀，因此刀刃前端的尺徑將變大，其結果為，被刻劃的溝槽寬度逐漸地變寬。因此，無法長時間地持續(xù)使用相同的刀刃前端，或無法進行研磨而重復使用。
在此，有鑒于如此般的問題點，本發(fā)明人于先前已提出如專利文獻3所示的溝槽加工工具。
圖8表示在上述專利文獻3所揭示的溝槽加工工具的立體圖。該形成溝槽的溝槽加工工具8，由圓柱狀的本體81，與一體地形成于該前端部分的刀刃前端區(qū)域82所構成，且以超硬合金或燒結鉆石等硬質(zhì)材料制造。刀刃前端區(qū)域82，由長方形的底面83、從底面83的短邊方向的端邊立起成直角的前面84及后面85，與從底面83的長邊方向的端邊立起成直角而成為相互平行面的左、右側面88、89所構成。借由底面83與前面84、后面85而形成的角部分別成為刀刃前端86、87。
根據(jù)如此的溝槽加工工具8，刀刃前端部分的左右側面成為平行面，因此刀刃左右寬度的尺寸不會產(chǎn)生變化，即使是磨耗之后，刀刃的左右寬度為固定，能夠維持被刻劃的溝槽寬度。
此外，溝槽加工工具的前面84或后面85相對于太陽電池基板的表面往進行方向側傾斜，借由前面84或后面85與底面83而形成的角部，亦即刀刃前端86或刀刃前端87以近乎點接觸的線接觸與太陽電池基板接觸，而具有能夠滑順地進行薄膜的剝離，且能夠形成直線狀、美麗的刻劃線的優(yōu)點。
專利文獻1:日本專利特開2002-094089號公報
專利文獻2:日本專利特開2004-115356號公報
專利文獻3:國際公開W02010/098306號公報
在現(xiàn)有習知的一般黃銅礦化合物積成型薄膜太陽電池中，圖6C的CIGS光吸收層3的厚度，包含ZnS薄膜緩沖層4及ZnO絕緣層5為2 y m左右，其上層的ZnO = Al透明電極層6的厚度約I y m。在最近的黃銅礦化合物積成型薄膜太陽電池，從提高光電轉換效率的觀點進行膜厚最適化等檢討中，制造的光電轉換層的厚度或透明電極層的厚度較習知更為厚。例如，透明電極層6的厚度為2 u m，或此以上者亦變多。在透明電極層6的厚度約I y m時，使用圖8所示的溝槽加工工具能夠毫無問題地進行溝槽部分的剝離，但透明電極層6的厚度成為2 y m或以上，則隨著用以剝離的溝槽部分的膜厚變更厚，即使使用圖8的溝槽加工工具，亦存在溝槽附近薄膜剝離的問題。
例如，在圖6(c)所示的P3步驟，一旦形成溝槽M2時剝離范圍擴大，則造成與相鄰的溝槽Ml間的透明電極層6剝離。為了防止此般的不適當情形，將溝槽Ml與溝槽M2的距離充分地取長，即在溝槽M2加工時剝離范圍未達溝槽Ml即可，但于此情形將減少可實質(zhì)地利用發(fā)電的區(qū)域(發(fā)電用面積)，且無法提高太陽電池的光電轉換效率。
由此可見，上述現(xiàn)有的溝槽加工工具在結構與使用上，顯然仍存在有不便與缺陷，而亟待加以進一步改進。為了解決上述存在的問題，相關廠商莫不費盡心思來謀求解決之道，但長久以來一直未見適用的設計被發(fā)展完成，而一般產(chǎn)品又沒有適切結構能夠解決上述問題，此顯然是相關業(yè)者急欲解決的問題。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種溝槽加工工具，其對積成型薄膜太陽電池等電極膜或光吸收層等薄膜進行溝槽加工時，用以加工的薄膜即使較厚，亦能夠直線地形成固定線寬的美麗的刻劃線，且能夠使圖型化的溝槽寬度較小，進行較少剝離的溝槽加工。
本發(fā)明的目的及解決其技術問題是采用以下技術方案來實現(xiàn)的。本實用新型一種溝槽加工工具，其由棒狀的本體、以及形成于本體前端的刀刃前端區(qū)域所構成；該刀刃前端區(qū)域，由長方形的底面、從底面長邊方向的邊相對于底面立起成直角的相互平行的左側面及右側面、以及沿著底面寬度方向的邊而形成于刀刃前端區(qū)域的前面?zhèn)然蚝竺鎮(zhèn)鹊闹辽偃我环絺鹊牡度星岸瞬克鶚嫵?；該刀刃前端部，由在底面的端緣朝向斜上方傾斜的第I刀刃面、以及相對于第I刀刃面交叉成銳角的第2刀刃面所形成。
本發(fā)明的目的及解決其技術問題還可采用以下技術措施進一步實現(xiàn)。
較佳的，前述的溝槽加工工具，其中借由該第I刀刃面與第2刀刃面而形成的刀刃前端的角度為30 85度。
較佳的，前述的溝槽加工工具，其中該第I刀刃面相對于底面的傾斜角度為I 30度。
借由較佳的，前述的溝槽加工工具，其中該刀刃前端區(qū)域的底面以及刀刃前端部的寬度為30 5000 ii m,第I刀刃面的長度為5 40 ii m。
本發(fā)明的目的及解決其技術問題還采用以下技術方案來實現(xiàn)的。本發(fā)明一種溝槽加工方法，其包括以下步驟:使用本發(fā)明溝槽加工工具；使該溝槽加工工具的第I刀刃面與加工對象的薄膜表面接觸，使該溝槽加工工具沿著薄膜的表面移動。
借由上述技術方案，本發(fā)明溝槽加工工具至少具有下列優(yōu)點及有益效果:
(一)根據(jù)本發(fā)明的溝槽加工工具，設置于刀刃前端區(qū)域前面?zhèn)?或后面?zhèn)?的刀刃前端部形成有銳角的刀刃前端，因此能夠使刀刃前端滑順地侵入薄膜，并且，存在于刀刃前端上面?zhèn)鹊牡?刀刃面為斜面，能夠使已剝離的部分往上方掠過而離去。借此，即使用以加工的薄膜較厚，亦不會產(chǎn)生刻劃線中斷或不規(guī)則薄膜的剝離，且能夠形成固定線寬的美麗刻劃線。
( 二)刀刃前端的第I刀刃面，由于是從底面的一端緣往斜上方傾斜而形成，因此在溝槽加工時，該第I刀刃面與太陽電池的表面進行面接觸，使溝槽加工工具傾斜而進行，借此能夠抑制對被加工面的刀刃前端過度的侵入。亦即，一旦將銳利的刀刃前端以線接觸按壓于被加工面，則施加于接觸部位壓力的調(diào)整將是困難的，但如上述般，使第I刀刃面與被加工面進行面接觸，借此能夠抑制過度的侵入，并且能夠容易地配合薄膜形狀而進行微調(diào)整按壓壓力。此外，第I刀刃面由于其長度較短，因此能夠一邊抑制如上述般的過度侵入，一邊確保適度的切削性能。
(三)溝槽加工工具的刀刃前端區(qū)域的左右側面，以從底面長邊方向的端邊立起成直角而成為相互地大致平行的方式而形成，因此刀刃前端即使磨耗，刀刃前端的左右寬度的尺寸亦不會產(chǎn)生變化。借此，即使刀刃前端磨耗，亦能夠使刻劃的溝槽寬度維持為相同。
上述說明僅是本發(fā)明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實施例，并配合附圖，詳細說明如下。


圖1:表示本發(fā)明的溝槽加工工具實施例的立體圖。
圖2:表示在圖1所示的溝槽加工工具的刀刃前端部的放大側視圖。
圖3:表示在圖1所示的溝槽加工工具在溝槽加工時狀態(tài)的側視圖。
圖4:表示圖3的刀刃前端部的放大側視圖。
圖5:表示本發(fā)明的溝槽加工工具的另一實施例的立體圖。
圖6(a)、圖6(b)及圖6(c):表示一般的CIGS薄膜太陽電池的制造步驟的示意圖。
圖7:表示現(xiàn)有習知的溝槽加工工具實施例的立體圖。
圖8:表不現(xiàn)有習知的溝槽加工工具的另一實施例的立體圖。
圖9(a)、圖9(b)及圖9(c):表示3種類的溝槽加工工具的加工例圖式。
主要元件符號說明
W:太陽電池基板A:溝槽加工工具
10:本體11:刀刃前端區(qū)域
12:刀刃前端區(qū)域的底面 13:刀刃前端區(qū)域的左側面
14:刀刃前端區(qū)域的右側面15:刀刃前端區(qū)域的前面
16:刀刃前端部18:第I刀刃面
19:第2刀刃面20:刀刃前端具體實施方式
為更進一步闡述本發(fā)明為達成預定發(fā)明目的所采取的技術手段及功效，以下結合附圖及較佳實施例，對依據(jù)本發(fā)明提出的一種溝槽加工工具的具體實施方式
、結構、特征及其功效，詳細說明如后。
請參閱圖1及圖2，表示本發(fā)明溝槽加工工具的實施例。圖1是從上方觀察的立體圖，圖2是放大溝槽加工工具的刀刃前端部的側視圖。該溝槽加工工具A實質(zhì)上由對應刻劃裝置(圖示外)安裝部的四角柱狀的本體10、以及在其前端部借由放電加工等加工成一體的刀刃前端區(qū)域11所構成。刀刃前端區(qū)域11，是以超硬合金或燒結鉆石等硬質(zhì)材料制造。刀刃前端區(qū)域11，是由細長地延伸的長方形的底面12、從底面12長邊方向的邊立起成直角而成為相互平行的一對左， 右側面13，14、沿著底面12寬度方向的邊而形成于刀刃前端區(qū)域11的前面(朝向溝槽加工工具的移動方向的面)15側的刀刃前端部16、以及從底面的后端緣立起成直角的后面17所構成。刀刃前端部16，如于圖2詳細地表示般，是由在底面12的端緣附近朝向斜上方傾斜的第I刀刃面18、相對于第I刀刃面18交叉成銳角的第2刀刃面19、以及借由該第I刀刃面18與第2刀刃面19而形成的刀刃前端20而形成。
第12刃面18相對于底面12的傾斜角度a 1，在I 30度的范圍內(nèi)且較佳為10度左右。使傾斜角度a I比I度大的理由，是為了使第I刀刃面18與底面12為不同的面。使傾斜角度a I比30度小的理由，是為了防止一旦傾斜角a I比后述角度a 2的最小角度30度大，則越遠離刀刃前端部16，底面12與第2刀刃面19越接近，且變得容易折毀。
此外，借由第I刀刃面18與第2刀刃面19而形成的刀刃前端20的角度a 2，是30 85度的范圍內(nèi)，且更佳為考慮強度與切削性能的平衡而形成為接近60度的角度。
進一步地，刀刃前端區(qū)域11的底面12的左右寬度LI，較佳為30 80iim，但可配合所要求的刻劃溝槽寬度而為30 5000 Pm。與該底面的端緣相連而形成的第I刀刃面18的長度L2，較佳為5 40 ii m。另外，溝槽加工工具A的本體10并不限定于四角柱，以圓柱狀或多角形而形成亦可。
使用上述的溝槽加工工具A而進行加工的情形，如圖3及圖4所示，使刀刃前端部16朝向移動方向的狀態(tài),且相對于太陽電池基板W,刀刃前端部16的第I刀刃面18與太陽電池基板W的表面進行面接觸的方式，使溝槽加工工具A傾斜，亦即以第I刀刃面的傾斜角度僅為10度，使溝槽加工工具A往移動方向側傾斜而安裝于刻劃裝置(圖示外)。之后，使溝槽加工工具A往太陽電池基板W的表面按壓，并同時相對于太陽電池基板W而相對地移動，借此加工于先前所述的溝槽Ml或溝槽M2。
在該溝槽加工時，為了較佳地進行使加工的溝槽寬度亦即刻劃線的線寬維持為固定，而制品的設計上預定的品質(zhì)(光電轉換效率等)可實現(xiàn)以及品質(zhì)的均一性，有必要使薄膜的剝離比例為固定。
本發(fā)明的上述溝槽加工工具A，由于設置于刀刃前端區(qū)域11前面的刀刃前端20以銳角而形成，因此存在于刀刃前端20上面?zhèn)鹊牡?刀刃面19成為斜面，而能夠使已剝離部分如以圖4的箭頭所示般往上方掠過而離去。借此，透明電極層6即使是2 u m或以上厚度的溝槽加工(即使是較此為薄的膜厚的溝槽加工)，亦能夠抑制刻劃線中斷或不規(guī)則薄膜的剝離發(fā)生，而可直線地形成固定線寬的美麗刻劃線。
此外，由于刀刃前端部16的第I刀刃面18，從底面12的一端緣往斜上方傾斜而形成，因此在溝槽加工時，該第I刀刃面18與太陽電池基板W的表面進行面接觸，使溝槽加工工具A傾斜而進行，借此使第I刀刃面18與被加工面進行面接觸，能夠容易地微調(diào)整按壓的壓力，且能夠防止施加過度的集中負載。此外，第I刀刃面18由于其長度僅為5 40 u m，較短，因此能夠施加適度的壓力而確保切削性能。
此外，溝槽加工工具A的刀刃前端區(qū)域的左、右側面13，14，從底面12長邊方向的端緣立起成直角而成為相互平行的方式，因此刀刃前端20即使磨耗，亦不會使刀刃前端20左右寬度的尺寸產(chǎn)生變化。借此，即使是刀刃前端磨耗或研磨之后，亦能夠使刻劃的溝槽寬度維持為相同。
圖9 (a)、圖9 (b)及圖9 (C)表示使用3種類的溝槽加工工具的圖6 (C)所示P3步驟的加工例圖式，圖9 (a)表示圖7所示的前端尖細的圓錐梯狀溝槽加工工具的加工狀態(tài)的圖式，圖9(b)表示圖8所示的溝槽加工工具的加工狀態(tài)的圖式，圖9(c)表示圖1所示本發(fā)明的溝槽加工工具A的加工狀態(tài)的圖式。在圖式中，黑色部分是透明電極層6，白色帶狀部分是M2溝槽部分，不規(guī)則斑狀部分是透明電極層6已剝離的部分。
測定不規(guī)則斑狀的剝離部分最大寬度時，最大剝離寬度在圖9(a)是206iim，在圖9(b)是157 iim，在圖9(c)是79 y m，且根據(jù)本發(fā)明的溝槽加工工具A能夠抑制剝離。
在本發(fā)明中，上述實施例表示了刀刃前端部16設置于刀刃前端區(qū)域的前面(或后面)的情況，但如圖5所示般即使在刀刃前端區(qū)域11的前后兩方形成刀刃前端部16亦可。借此，若一方磨耗或破損，則能夠借由改變溝槽加工工具A的安裝方向而使另一方的刀刃前端作為新品而使用。
本發(fā)明可適用于薄膜太陽電池或有機EL面板等基板表面薄膜的溝槽加工。
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術人員，在不脫離本發(fā)明技術方案范圍內(nèi)，當可利用上述揭示的技術內(nèi)容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術方案的范圍內(nèi)。
權利要求
1.一種溝槽加工工具，其特征在于: 其由棒狀的本體、以及形成于本體前端的刀刃前端區(qū)域所構成； 刀刃前端區(qū)域，由長方形的底面、從底面長邊方向的邊相對于底面立起成直角的相互平行的左側面及右側面、以及沿著底面寬度方向的邊而形成于刀刃前端區(qū)域的前面?zhèn)然蚝竺鎮(zhèn)鹊闹辽偃我环絺鹊牡度星岸瞬克鶚嫵桑? 該刀刃前端部，由在底面的端緣朝向斜上方傾斜的第I刀刃面、以及相對于第I刀刃面交叉成銳角的第2刀刃面所形成。
2.如權利要求1所述的溝槽加工工具，其特征在于其中借由該第I刀刃面與第2刀刃面而形成的刀刃前端的角度為30 85度。
3.如權利要求1或2所述的溝槽加工工具，其特征在于其中該第I刀刃面相對于底面的傾斜角度為I 30度。
4.如權利要求1或2所述的溝槽加工工具，其特征在于其中該刀刃前端區(qū)域的底面以及刀刃前端部的寬度為30 5000 ii m，第I刀刃面的長度為5 40 ii m。
5.如權利要求3所述的溝槽加工工具，其特征在于其中該刀刃前端區(qū)域的底面以及刀刃前端部的寬度為30 5000 ii m，第I刀刃面的長度為5 40 ii m。
6.—種溝槽加工方法，其特征在于: 使用權利要求1至3中任一項的溝槽加工工具；以及 使該溝槽加工工具的第I刀刃面與加工對象的薄膜表面接觸，使該溝槽加工工具沿著薄膜的表面移動。
7.—種溝槽加工方法，其特征在于: 使用權利要求4的溝槽加工工具；以及 使該溝槽加工工具的第I刀刃面與加工對象的薄膜表面接觸，使該溝槽加工工具沿著薄膜的表面移動。
全文摘要
本發(fā)明有關于一種溝槽加工工具，是在積成型薄膜太陽電池的溝槽加工，即使用于加工的薄膜較厚，亦能夠直線地形成固定線寬的美麗的刻劃線。該溝槽加工工具由棒狀的本體、以及形成于本體前端的刀刃前端區(qū)域11所構成；刀刃前端區(qū)域11由長方形的底面12、從底面12的長邊方向的邊相對于底面12而立起成直角的相互平行的左側面13及右側面14、以及沿著底面12的寬度方向的邊而形成于刀刃前端區(qū)域11的前面?zhèn)然蚝竺鎮(zhèn)鹊闹辽偃我环絺鹊牡度星岸瞬?6所構成；刀刃前端部16形成有由在底面12的端緣朝向斜上方傾斜的第1刀刃面18、以及相對于第1刀刃面18而交叉成銳角的第2刀刃面19所構成的刀刃前端。
文檔編號B28D5/00GK103213203SQ20131002569
公開日2013年7月24日 申請日期2013年1月16日 優(yōu)先權日2012年1月18日
發(fā)明者山田充, 曾山正信 申請人:三星鉆石工業(yè)股份有限公司