圖形加工用激光加工裝置制造方法
【專利摘要】具備：具有在通過恒速輸送裝置（3）以規(guī)定速度向一方向輸送工件（5）的同時(shí)使一根激光束（70）向與工件（5）的輸送方向交叉的方向從照射開始側(cè)（S）向照射結(jié)束側(cè)（E）對(duì)工件（5）的薄膜層（6）掃描的光束頭（22、23）的光束頭單元（20）；向光束頭（22、23）照射激光束（70）的激光振蕩器（21）；和相對(duì)地控制由光束頭（22、23）照射的激光束（70）的掃描速度和工件（5）的輸送速度而控制以規(guī)定速度輸送的工件上形成的加工線（11）的控制裝置（60）；控制裝置（60）形成為切換加工加工線（11）的光束頭（22、23）而交替地加工加工線（11）的結(jié)構(gòu)。借助于此，在以規(guī)定速度輸送工件的同時(shí)在該工件的薄膜層上高效率地形成加工線。
【專利說明】圖形加工用激光加工裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及在薄膜系的太陽能電池和柔性太陽能電池等的制造工序中的圖形加工中所使用的激光加工裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]以往,作為用于太陽能發(fā)電的太陽能電池,例如有薄膜娃和CIGS (Copper indiumgallium selenide ;銅銦鎵硒)太陽能電池等(在本說明書及權(quán)利要求書中統(tǒng)稱為“薄膜太陽能電池”)。關(guān)于該薄膜太陽能電池，使金屬膜和硅膜等的半導(dǎo)體在玻璃基板的一面上成膜(“deposit1n (沉積)”或“film format1n (成膜)”)而形成薄膜層(例如數(shù)百納米~數(shù)十微米左右)，并且在該薄膜層上實(shí)施圖形加工的薄膜太陽能電池已被使用。以下，以該薄膜太陽能電池的基板(以下簡(jiǎn)稱為“工件”)為例進(jìn)行說明。
[0003]作為薄膜太陽能電池的基板的制造工序，例如如圖8A~圖8G所示，在玻璃基板110 (圖8A)的上表面使透明電極層(薄膜層)111成膜(圖SB)，在該透明電極層111上從激光加工裝置照射激光束115，以此將透明電極層111局部地去除而圖形加工出直線狀的加工線112A (圖8C)。對(duì)于在透明電極層111上形成有加工線112A的基板110，通過在透明電極層111的上表面使光電轉(zhuǎn)換層(薄膜層)113成膜(圖8D),并且在該光電轉(zhuǎn)換層113上從激光加工裝置照射激光束115，從而圖形加工出加工線112B (圖8E)。之后，對(duì)于在該光電轉(zhuǎn)換層113上形成有加工線112B的基板110，在光電轉(zhuǎn)換層113的上表面使背電極層(薄膜層)114成膜(圖8F)。然后，在該背電極層114上從激光加工裝置照射激光束115而圖形加工出加工線112C (圖8G)。這樣圖形加工出的基板110成為模塊化的太陽能電池。
[0004]作為這種激光加工裝置100，例如如圖9所示，將來自于激光振蕩器101的激光束102 (以下簡(jiǎn)稱為“光束”)通過光束分光器103分束為多條，將這些光束通過導(dǎo)光鏡104向工件106變換方向。然后，通過光束聚光透鏡105使該光束102在工件106的薄膜層107上聚焦而進(jìn)行照射，以此剝離薄膜層107而形成加工線108。
[0005]通過該激光加工裝置100進(jìn)行的圖形加工是通過在工件輸送裝置109的臺(tái)上固定工件106，并且向X方向輸送該工件106，對(duì)該工件106照射激光束102而形成加工線108。之后，在將工件106向Y方向輸送規(guī)定量(加工線間距)后，將該工件106以與上述輸送相反的方向向X方向輸送，并且對(duì)該工件106照射激光束102而形成加工線108。然后，通過重復(fù)該作業(yè)，以此在工件106上依次形成加工線108。即，工件106間歇性地重復(fù)在X方向上輸送而形成加工線108的作業(yè)、和在Y方向上輸送的作業(yè)。
[0006]另外，作為這種現(xiàn)有技術(shù)，例如具有將從激光振蕩器射出的激光束通過反射鏡分光，將這些激光束通過聚光透鏡照射在太陽能電池的薄膜層上，以此形成加工線的技術(shù)(例如參照專利文獻(xiàn)I)。
[0007]又，作為其他現(xiàn)有技術(shù)，具有通過柱面透鏡生成橫截面細(xì)線狀的激光束，并且通過該細(xì)線狀的激光束以使一部分重疊的狀態(tài)重疊地形成細(xì)線狀的加工痕，以此加快基板的搬運(yùn)速度，借助于此試圖縮短激光加工的節(jié)拍的技術(shù)(例如參照專利文獻(xiàn)2)。
[0008]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn):
專利文獻(xiàn):
專利文獻(xiàn)1:日本特開2004-170455號(hào)公報(bào)；
專利文獻(xiàn)2:日本特開2010-221274號(hào)公報(bào)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]發(fā)明要解決的問題:
然而，近年來更加關(guān)注通過天然能源的發(fā)電，并且存在試圖通過太陽能電池的生產(chǎn)性的改善等實(shí)現(xiàn)低成本化而謀求進(jìn)一步的促進(jìn)的趨勢(shì)。因此，要求在太陽能電池的生產(chǎn)工序中的進(jìn)一步的節(jié)拍(單位工序的作業(yè)時(shí)間)縮短化(高速化)。
[0010]然而，如上所述，在將工件106的整個(gè)面固定在工件輸送裝置109的臺(tái)上并進(jìn)行激光加工時(shí)，使工件106在搬運(yùn)方向上數(shù)次往復(fù)而進(jìn)行加工，因此在將一個(gè)工件106加工結(jié)束之前無法將其移送至下一個(gè)工序。因此，加工需要長(zhǎng)時(shí)間，效率差。
[0011]又，通過將來自于激光振蕩器101的激光束102分光而分割出的多個(gè)光束102進(jìn)行加工，因此各光束質(zhì)量上容易產(chǎn)生不均勻且加工質(zhì)量不穩(wěn)定。如果想要搭載多個(gè)激光振蕩器101而使用穩(wěn)定的多個(gè)光束，則需要較大的空間，且激光加工裝置100變得高成本。
[0012]因此，這樣的激光加工裝置100中的加工時(shí)間長(zhǎng)和高成本等因素妨礙太陽能電池的低成本化。另外，上述專利文獻(xiàn)I記載的發(fā)明也具有同樣的問題。
[0013]此外，通過上述專利文獻(xiàn)2所記載的現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)的加工時(shí)間的縮短化要依賴光束的加工方向長(zhǎng)度，因此能夠縮短的時(shí)間是有限的，從而期待進(jìn)一步的通過加工時(shí)間的縮短實(shí)現(xiàn)的加工效率的改善。
[0014]解決問題的手段:
因此，本發(fā)明的目的是提供在以規(guī)定速度輸送工件的同時(shí)能夠在該工件的薄膜層上以高效率形成加工線的圖形加工用激光加工裝置。
[0015]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是在形成于工件的薄膜層上通過激光束形成加工線的圖形加工用激光加工裝置，具備:使所述工件以規(guī)定的輸送速度向一方向輸送的恒速輸送裝置；具有在通過所述恒速輸送裝置以規(guī)定速度輸送工件的同時(shí)、或檢測(cè)工件的輸送速度并輸送工件的同時(shí)使一根激光束向與所述工件的輸送方向交叉的方向從照射開始側(cè)向照射結(jié)束側(cè)對(duì)工件的薄膜層掃描的多個(gè)光束頭的光束頭單元；向所述光束頭照射激光束的激光振蕩器；和相對(duì)地控制由所述光束頭照射的激光束的掃描速度和所述工件的輸送速度而控制以規(guī)定速度輸送的工件上形成的加工線的控制裝置；所述控制裝置形成為切換加工所述加工線的光束頭而同時(shí)或交替地加工所述加工線的結(jié)構(gòu)。
[0016]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，在將工件在正確的位置上支持并輸送的同時(shí)由光束頭單元使一根激光束對(duì)工件的薄膜層進(jìn)行掃描,從而可以在與工件的輸送方向交叉的方向上形成加工線，因此可以在工件的薄膜層上以高效率加工出加工線。此外，通過切換多個(gè)光束頭，以此大致連續(xù)且高效地照射激光束而形成加工線，因此可以謀求太陽能電池的生產(chǎn)工序中的進(jìn)一步的節(jié)拍的縮短化而謀求生產(chǎn)效率的改善。而且，使用檢測(cè)工件的速度并進(jìn)行反饋控制而調(diào)節(jié)激光束的掃描正時(shí)的方式，以此可以應(yīng)對(duì)卷對(duì)卷制造方法等的連續(xù)移動(dòng)的工件。
[0017]又，也可以是具有對(duì)于使從所述激光振蕩器照射的激光束對(duì)所述多個(gè)光束頭中的哪一個(gè)照射進(jìn)行切換的切換器；所述光束頭單元形成為在至少一個(gè)光束頭從照射開始側(cè)向照射結(jié)束側(cè)移動(dòng)而進(jìn)行激光加工的期間使至少一個(gè)光束頭返回至所述照射開始側(cè)的往復(fù)動(dòng)作式的結(jié)構(gòu)；所述控制裝置形成為切換所述切換器而將激光束照射至進(jìn)行激光加工的光束頭的結(jié)構(gòu)。
[0018]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，在一個(gè)光束頭的激光加工工作中使另一個(gè)光束頭返回至照射開始側(cè)，因此激光加工中斷的時(shí)間非常少，可以謀求加工時(shí)間的節(jié)拍縮短。
[0019]又，也可以是具有切斷從所述激光振蕩器照射的激光束照射至所述光束頭的切斷器；所述光束頭單元形成為在至少一個(gè)光束頭從照射開始側(cè)向照射結(jié)束側(cè)移動(dòng)而進(jìn)行激光加工的期間使至少一個(gè)光束頭返回至所述照射開始側(cè)的循環(huán)式的結(jié)構(gòu)；所述控制裝置形成為控制所述切斷器而將激光束照射至進(jìn)行激光加工的光束頭的結(jié)構(gòu)。
[0020]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，在一個(gè)光束頭的激光加工工作中使另一個(gè)光束頭返回至照射開始側(cè)，因此激光加工中斷的時(shí)間非常少，可以謀求加工時(shí)間的節(jié)拍縮短。
[0021 ] 又，也可以是所述光束頭單元具有使所述多個(gè)光束頭在水平方向或垂直方向上循環(huán)的循環(huán)機(jī)構(gòu)。
[0022]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，可以根據(jù)使用條件等而使光束頭在水平方向或垂直方向上循環(huán)，從而在通過一個(gè)光束頭從照射開始側(cè)向照射結(jié)束側(cè)進(jìn)行激光加工的同時(shí)使另一個(gè)光束頭從照射結(jié)束側(cè)向照射開始側(cè)返回，因此可以大致連續(xù)地進(jìn)行激光加工，從而可以實(shí)現(xiàn)激光加工的節(jié)拍縮短的高效率的激光加工。
[0023]又，也可以是所述光束頭單元具備向所述多個(gè)光束頭照射的激光束的光程長(zhǎng)度恒定機(jī)構(gòu)。
[0024]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，可以確保由從照射開始側(cè)向照射結(jié)束側(cè)移動(dòng)的光束頭向工件照射的激光束的強(qiáng)度保持恒定。
[0025]又，也可以是所述控制裝置形成為根據(jù)所述多個(gè)光束頭的配置、進(jìn)行激光加工的一個(gè)光束頭和工件的輸送速度決定對(duì)工件的在輸送方向上的掃描位置的結(jié)構(gòu)。
[0026]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，預(yù)先通過控制裝置決定多個(gè)光束頭對(duì)工件的掃描位置，因此可以通過多個(gè)光束頭對(duì)工件進(jìn)行正確的圖形加工。
[0027]發(fā)明效果:
根據(jù)本發(fā)明，在以規(guī)定速度輸送工件的同時(shí)在該工件上通過一根激光束大致連續(xù)且高效地加工出與工件的輸送方向交叉的加工線，因此可以使圖形加工大幅度高速化。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的激光加工裝置的立體圖；
圖2是示意性地示出通過圖1所示的激光加工裝置進(jìn)行加工的加工線的俯視圖；
圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施形態(tài)的激光加工裝置的結(jié)構(gòu)的俯視圖；
圖4是圖3所示的激光加工裝置的側(cè)視圖；
圖5是配備在圖3所示的激光加工裝置上的光程長(zhǎng)度恒定裝置的概略圖；
圖6是示出根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施形態(tài)的激光加工裝置的結(jié)構(gòu)的立體圖；
圖7是示出根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施形態(tài)的激光加工裝置的結(jié)構(gòu)的立體圖；
圖8A是示出通過激光加工裝置進(jìn)行的薄膜太陽能電池的制造步驟的側(cè)剖視圖； 圖8B是示出接著圖8A進(jìn)行的薄膜太陽能電池的制造步驟的側(cè)剖視圖；
圖8C是示出接著圖SB進(jìn)行的薄膜太陽能電池的制造步驟的側(cè)剖視圖；
圖8D是示出接著圖SC進(jìn)行的薄膜太陽能電池的制造步驟的側(cè)剖視圖；
圖8E是示出接著圖8D進(jìn)行的薄膜太陽能電池的制造步驟的側(cè)剖視圖；
圖8F是示出接著圖SE進(jìn)行的薄膜太陽能電池的制造步驟的側(cè)剖視圖；
圖8G是示出接著圖8F進(jìn)行的薄膜太陽能電池的制造步驟的側(cè)剖視圖；
圖9是示意性地示出現(xiàn)有的激光加工裝置的立體圖。

【具體實(shí)施方式】
[0029]以下，基于【專利附圖】

【附圖說明】本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)。在以下的實(shí)施形態(tài)中，以在玻璃基板7上形成有薄膜層6的工件5為例進(jìn)行說明。
[0030]如圖1所示，該實(shí)施形態(tài)的激光加工裝置I具備檢測(cè)工件5的加工基準(zhǔn)位置(端面等)的攝像機(jī)2、和將已檢測(cè)位置的工件5向輸送方向(Y方向，以下用“Y”表示)正確輸送的恒速輸送裝置3。該實(shí)施形態(tài)的恒速輸送裝置3形成為通過工件夾具4把持工件5并在工件支持機(jī)構(gòu)8的輥9上輸送工件5的工件夾具臺(tái)車方式的結(jié)構(gòu)。
[0031]該恒速輸送裝置3在工件夾具4上設(shè)置平面方向的旋轉(zhuǎn)軸(Θ軸)以及必要時(shí)設(shè)置X軸(與輸送方向交叉的方向).Y軸(與輸送方向平行的方向)的驅(qū)動(dòng)軸，使其與恒速輸送裝置3的輸送同步，從而能夠在向抑制工件5產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)的方向進(jìn)行修正的同時(shí)進(jìn)行加工。作為該恒速輸送裝置3，例如也可以是輸送機(jī)方式、驅(qū)動(dòng)輥輸送機(jī)方式等的其他結(jié)構(gòu)。又，在該實(shí)施形態(tài)中，通過恒速輸送裝置3輸送的工件5以使薄膜層6作為上表面的狀態(tài)且從下方支持玻璃基板7的狀態(tài)被輸送。此外，作為上述工件支持機(jī)構(gòu)8，除了上述輥9以外，例如可以使用活動(dòng)軸承(free bearing)、非接觸空氣吸附單元(從下方通過空氣吸引工件5的吸引機(jī)構(gòu)等)等。
[0032]而且，在由上述恒速輸送裝置3輸送的工件5的輸送方向規(guī)定位置上設(shè)置有對(duì)輸送的工件5執(zhí)行圖形加工的光束頭單元(beam head unit)20。光束頭單元20以使激光束70在與工件5的輸送方向Y交叉的掃描方向(X方向，以下以“X”表不)上掃描的形式進(jìn)行配置。圖示的左側(cè)為照射開始側(cè)S，右側(cè)為照射結(jié)束側(cè)E。像這樣，將光束頭單元20配置在規(guī)定位置上，并且從該光束頭單元20正確地照射激光束70。借助于此，可以對(duì)由上述恒速輸送裝置3正確地輸送的工件5高精度地形成加工線(劃線)11。這些通過恒速輸送裝置3進(jìn)行的工件5的輸送和光束頭70的照射由控制裝置60進(jìn)行控制。
[0033]在光束頭單元20上具備使從激光振蕩器21照射的激光束70彎曲而向工件5照射以此進(jìn)行圖形加工的多個(gè)光束頭(圖3、圖4、圖6、圖7)22、23。對(duì)于從該光束頭單元20向工件5照射的激光束70，使由激光振蕩器21照射出的一根激光束70向工件5照射。光束頭單兀20的詳細(xì)內(nèi)各在后面敘述。
[0034]另外，在設(shè)置有上述光束頭單元20的加工部10上具備將由恒速輸送裝置3輸送的工件5支持在正確的位置(高度)上并輸送的工件位置保持機(jī)構(gòu)(圖示省略)。作為該工件位置保持機(jī)構(gòu)，例如采用從上方非接觸地按壓工件5的空氣吹出機(jī)構(gòu)、通過按壓輥等進(jìn)行按壓的工件按壓機(jī)構(gòu)等。通過該工件按壓機(jī)構(gòu)和上述工件支持機(jī)構(gòu)8的輥9，將工件5在光束頭單元20的部分上輸送至正確的位置。這些工件按壓機(jī)構(gòu)及工件支持機(jī)構(gòu)8可以采用公知的技術(shù)。
[0035]像這樣，通過在工件5的下方設(shè)置工件支持機(jī)構(gòu)8且在上方設(shè)置工件按壓機(jī)構(gòu)(圖示省略)，以此防止在加工部10上向輸送方向Y輸送的工件5的上下方向位置(高度)發(fā)生改變，這樣可以在輸送工件5的同時(shí)防止加工加工線11的激光束70的焦點(diǎn)偏離。
[0036]另外，可以在上述工件5的上方設(shè)置吸引形成加工線11時(shí)被去除的薄膜和蒸發(fā)物等的吸引導(dǎo)管(圖示省略)，這樣可以防止被去除的薄膜和蒸發(fā)物等再次附著在薄膜層6等上。
[0037]另一方面，如圖2所示，關(guān)于通過上述激光加工裝置I在將工件5向工件輸送方向Y輸送的同時(shí)照射激光束70以此進(jìn)行的圖形加工，其激光掃描位置是固定的。而且，使激光束70以一定間隔時(shí)間從照射開始側(cè)S向照射結(jié)束側(cè)E向掃描方向X掃描，從而通過該激光束70對(duì)以規(guī)定速度輸送的工件5執(zhí)行圖形加工。
[0038]在該情況下，控制裝置60以使由激光束掃描方向X和工件輸送方向Y的合成速度所形成的加工線11相對(duì)于輸送方向Y成直角的方式對(duì)工件5的輸送速度和激光束70的掃描速度相對(duì)地進(jìn)行控制。
[0039]具體而言，將工件5的輸送速度作為“輸送速度VY”，從地面觀察的掃描方向作為“對(duì)地掃描方向XG”，相對(duì)于地面的掃描速度作為“對(duì)地掃描速度VXG”，將作為工件5的寬度方向的掃描方向作為“相對(duì)掃描方向XW”，將在工件5的寬度方向上掃描的速度作為“相對(duì)掃描速度VXW”，將在水平面內(nèi)對(duì)地掃描方向XG和相對(duì)掃描方向XW所形成的角度作為“傾斜角Φ”。而且，輸送速度VY除以對(duì)地掃描速度VXG即可得出傾斜角Φ的正弦(8?ηΦ=νΥ/νΧ6)0 又，對(duì)地掃描速度VXG乘以傾斜角Φ的余弦即可得出相對(duì)掃描速度VXW(VXff=VXGX cos Φ)0此外，工件5的輸送方向上的加工線11之間的間隔LY除以工件5的寬度方向上的加工線11的長(zhǎng)度LX即可得出傾斜角Φ的正切(tan (ji=LY/LX)。
[0040]因此，由這樣的關(guān)系，在使激光束70相對(duì)于以規(guī)定的輸送速度VY輸送的工件5以對(duì)地掃描速度VXG向?qū)Φ貟呙璺较騒G進(jìn)行掃描時(shí)，可以對(duì)工件5以規(guī)定的間隔LY連續(xù)地形成與相對(duì)掃描方向XW平行的加工線11。這些工件輸送速度VY與激光束掃描速度VXG的相對(duì)控制通過控制裝置60 (圖1)進(jìn)行。
[0041]而且，通過激光加工裝置I連續(xù)地執(zhí)行這樣的加工，以此將工件5向輸送方向Y輸送一次即可完成圖形加工。又，由于將工件5向一方向輸送一次即可完成圖形加工，因此不僅對(duì)規(guī)定長(zhǎng)度的工件5的加工而且對(duì)如卷對(duì)卷方式那樣的連續(xù)體的工件也可以進(jìn)行圖形加工。
[0042]另外，作為上述激光束70，使用扁平光束(包含線光束等)，以此能夠以更高速加工加工線11。作為扁平光束，以使加工線11相對(duì)于工件輸送方向Y成直角的方式控制扁平光束的方向并進(jìn)行照射。
[0043]接著，基于圖3、圖4說明根據(jù)第一實(shí)施形態(tài)的激光加工裝置的結(jié)構(gòu)。另外，對(duì)于與上述圖1所示的結(jié)構(gòu)相同的結(jié)構(gòu)標(biāo)以相同的符號(hào)進(jìn)行說明。
[0044]該激光加工裝置30是使多個(gè)光束頭22、23在照射開始側(cè)S和照射結(jié)束側(cè)E之間往復(fù)移動(dòng)的往復(fù)動(dòng)作式的示例。在該實(shí)施形態(tài)中具備兩個(gè)光束頭22、23，并且采用使這些第一光束頭22和第二光束頭23向相反方向往復(fù)動(dòng)作的平行方式。
[0045]如圖所示，在由恒速輸送裝置3搬運(yùn)的工件5的上方設(shè)置有在與該工件5的輸送方向Y交叉的掃描方向X上延伸的軌道31。在該軌道31的兩側(cè)上，將上述第一光束頭22和第二光束頭23以分別能夠在照射開始側(cè)S和照射結(jié)束側(cè)E之間往復(fù)移動(dòng)的形式進(jìn)行設(shè)置。作為使該光束頭22、23往復(fù)移動(dòng)的結(jié)構(gòu)，例如可以采用由沿著軌道31設(shè)置的直線導(dǎo)軌(圖示省略)引導(dǎo)且通過驅(qū)動(dòng)馬達(dá)等在照射開始側(cè)S和照射結(jié)束側(cè)E之間往復(fù)移動(dòng)的那樣的等速驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)等。作為使該光束頭22、23往復(fù)移動(dòng)的結(jié)構(gòu)，也可以是其他結(jié)構(gòu)。
[0046]又，在上述軌道31的照射開始側(cè)S上設(shè)置有上述激光振蕩器21。該激光振蕩器21以與光束頭22、23的移動(dòng)方向平行地照射激光束70的形式配置。從該激光振蕩器21照射出的激光束70被第一彎曲鏡24向正交方向彎曲。該彎曲的激光束70被第二彎曲鏡25或26向正交方向彎曲，從而向上述光束頭22、23照射。
[0047]如圖4所示，該實(shí)施形態(tài)的上述第一彎曲鏡24在上下方向上配置有兩個(gè)彎曲鏡24A、24B。一個(gè)彎曲鏡24A以使激光束70正確地向一個(gè)第二彎曲鏡25彎曲的形式配置。另一個(gè)彎曲鏡24B以使激光束70正確地向另一個(gè)第二彎曲鏡26彎曲的形式配置。
[0048]而且，這些彎曲鏡24A、24B可以一體地在上下方向上移動(dòng)而進(jìn)行切換。使這些彎曲鏡24A、24B —體地上下移動(dòng)的結(jié)構(gòu)(例如流體壓力缸等)為切換器29。該第一彎曲鏡24的切換可以通過上述控制裝置60 (圖1)進(jìn)行控制。
[0049]另外，在該實(shí)施形態(tài)中設(shè)置兩個(gè)彎曲鏡24A、24B并進(jìn)行切換，但是也可以將一個(gè)彎曲鏡24進(jìn)行角度控制，而將激光束70向各個(gè)第二彎曲鏡25、26正確地彎曲。
[0050]此外，在上述光束頭22、23上分別設(shè)置有使向水平方向照射的激光束70向下方彎曲的第三彎曲鏡27、和使由該第三彎曲鏡27彎曲的激光束70聚光的聚光透鏡28。
[0051 ] 而且，如圖3、圖4所示，在通過第一光束頭22進(jìn)行激光加工時(shí)，由上述第一彎曲鏡24A彎曲的激光束70被第二彎曲鏡25向第一光束頭22的掃描方向彎曲，并向第一光束頭22照射。照射到該第一光束頭22的激光束70通過設(shè)置于第一光束頭22上的第三彎曲鏡
27向工件5彎曲，并從聚光透鏡28向工件5照射。通過該激光束70在工件5上形成加工線11。
[0052]又，在通過設(shè)置于相對(duì)于軌道31與第一光束頭22相反一側(cè)的面上的第二光束頭23進(jìn)行激光加工時(shí)，通過上述切換器29將第一彎曲鏡24由彎曲鏡24A切換為彎曲鏡24B，從而使激光束70向第二彎曲鏡26彎曲。照射到該第二彎曲鏡26的激光束70從第二彎曲鏡26照射至第二光束頭23。照射至該第二光束頭23的激光束70與上述第一光束頭22相同地通過設(shè)置于第二光束頭23上的第三彎曲鏡27向工件5彎曲，并從聚光透鏡28向工件5照射。通過該激光束70在工件5上形成加工線11。
[0053]另外，在該第一實(shí)施形態(tài)中說明了具備兩個(gè)光束頭22、23的示例，但是在具備三個(gè)以上光束頭的情況下，如圖3中雙點(diǎn)劃線所示，可以在工件輸送方向Y上并列設(shè)置上述軌道31，并且在該軌道31B上配備第三光束頭22B (根據(jù)需要配備第四光束頭(圖示省略))。在該情況下，可以使新設(shè)置軌道31B的方向上的第二彎曲鏡25在上下方向上可移動(dòng)，并且在通過第三光束頭22B進(jìn)行激光加工時(shí)降低第二彎曲鏡25而使激光束70通過，并且通過新設(shè)置的第二彎曲鏡25B向第三光束頭22B彎曲。
[0054]又，在配備三個(gè)以上的光束頭的情況下，在將多個(gè)光束頭切換著進(jìn)行的交替加工時(shí)，使其與由一部分的光束頭進(jìn)行的同時(shí)加工組合進(jìn)行，以此也可以實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的加工時(shí)間的縮短化。
[0055]另一方面，如上所述在使光束頭22、23移動(dòng)時(shí)，從激光振蕩器21的距離發(fā)生變化而光束強(qiáng)度發(fā)生改變。因此，如圖5所示，也可以設(shè)置與光束頭22、23的移動(dòng)量無關(guān)地使激光束70以相同的光程長(zhǎng)度向光束頭22、23照射的光程長(zhǎng)度恒定裝置40。圖5是以第一光束頭22側(cè)為例。
[0056]圖5所示的光程長(zhǎng)度恒定裝置40形成為使由第二彎曲鏡25 (26)彎曲的激光束70通過具有在光束頭22 (23)的移動(dòng)方向前方設(shè)置的第四彎曲鏡41、第五彎曲鏡42的反射鏡單元43照射到光束頭22 (23)的結(jié)構(gòu)。該光程長(zhǎng)度恒定裝置40的第四彎曲鏡41、第五彎曲鏡42以使來自于第二彎曲鏡25 (26)的激光束70向180°反方向反射的形式設(shè)置。該光程長(zhǎng)度恒定裝置40形成為使反射鏡單元43以光束頭22 (23)的移動(dòng)量的一半的距離進(jìn)行移動(dòng)的結(jié)構(gòu)。
[0057]根據(jù)這樣的光程長(zhǎng)度恒定裝置40，通過使反射鏡單元43以光束頭22 (23)的一半移動(dòng)量向相同方向移動(dòng)，以此可以使激光束70的光程長(zhǎng)度保持恒定地向光束頭22 (23)進(jìn)行照射。該光程長(zhǎng)度恒定裝置40只是一個(gè)示例，也可以通過使用了連桿機(jī)構(gòu)(link)、光纖等的其他結(jié)構(gòu)確保激光束70的光程長(zhǎng)度保持恒定。
[0058]根據(jù)如上述的第一實(shí)施形態(tài)的激光加工裝置1，通過具備多個(gè)光束頭22、23的光束頭單元20，在由一個(gè)光束頭22 (23)進(jìn)行激光加工時(shí)，可以使另一個(gè)光束頭23 (22)向照射開始側(cè)S移動(dòng)。因此，只要將兩個(gè)光束頭22、23以相同速度向反方向移動(dòng)，即可在一個(gè)光束頭22 (23)到達(dá)加工結(jié)束位置時(shí)，使另一個(gè)光束頭23 (22)配置在加工開始位置上。
[0059]因此，通過兩個(gè)光束頭22、23交替地執(zhí)行激光加工，以此能夠?qū)崿F(xiàn)大致連續(xù)的激光加工。例如，圖3所示的[I]的加工線11是通過第一光束頭22進(jìn)行加工，[2]的加工線11是通過第二光束頭23進(jìn)行加工，通過交替地重復(fù)該加工以此可以實(shí)現(xiàn)大致連續(xù)的激光加工。因此，例如使光束頭22、23以10?20m/秒的速度移動(dòng)，從而可以高效率地執(zhí)行大致連續(xù)的激光加工。
[0060]因此,在將工件5朝著輸送方向Y向一方向輸送的同時(shí)加工加工線11,以此可以大幅度縮短加工線形成作業(yè)的節(jié)拍，可以大幅度改善太陽能電池等的生產(chǎn)性。又，借助于此，可以謀求太陽能電池的低成本化，從而可以謀求太陽能電池利用的促進(jìn)。
[0061]圖6是示出根據(jù)第二實(shí)施形態(tài)的激光加工裝置50的要部的圖。該第二實(shí)施形態(tài)的激光加工裝置50是使多個(gè)光束頭在照射開始側(cè)S和照射結(jié)束側(cè)E之間循環(huán)的循環(huán)式的示例。即是以使多個(gè)光束頭向相同方向循環(huán)的返回方式工作的示例。另外，在該實(shí)施形態(tài)中，說明與光束頭單元51相關(guān)的結(jié)構(gòu)，對(duì)于與上述圖3、圖4所示的結(jié)構(gòu)相同的結(jié)構(gòu)標(biāo)以相同的符號(hào)進(jìn)行說明。又，在該第二實(shí)施形態(tài)中，說明將光束頭單元51配置在工件5的下方的示例。
[0062]如圖所示，該實(shí)施形態(tài)的激光加工裝置50也具備兩個(gè)光束頭22、23。這些光束頭22,23除了驅(qū)動(dòng)方式以外具有與上述圖3、圖4所示的光束頭22、23相同的結(jié)構(gòu)。
[0063]這些實(shí)施形態(tài)的光束頭22、23通過由同步帶輪52驅(qū)動(dòng)的同步帶53在照射開始側(cè)S和照射結(jié)束側(cè)E之間移動(dòng)，并且在兩端部上向水平方向轉(zhuǎn)彎以此循環(huán)。
[0064]又，如圖所示，在同步帶53的一側(cè)，在從照射開始側(cè)S向照射結(jié)束側(cè)E移動(dòng)的一側(cè)(圖示的左側(cè))上，激光振蕩器21配置在延長(zhǎng)線上。該激光振蕩器21以向從照射開始側(cè)S向照射結(jié)束側(cè)E移動(dòng)的光束頭22 (23)正確地照射激光束70的形式配置。
[0065]此外，在該激光振蕩器21和光束頭22、23之間設(shè)置有在光束頭22、23在端部上轉(zhuǎn)彎的規(guī)定期間切斷激光束70的光束切斷器(shutter) 54。作為光束切斷器54，可以使用電氣式切斷器和機(jī)械式切斷器等。通過該光束切斷器54，可以以在規(guī)定速度循環(huán)的光束頭22,23向光束掃描方向X移動(dòng)的規(guī)定范圍內(nèi)，使從激光振蕩器21照射的激光束70向光束頭22、23照射而進(jìn)行激光加工的形式進(jìn)行控制。光束切斷器54的開閉是例如基于驅(qū)動(dòng)上述同步帶輪52的步進(jìn)馬達(dá)等的信息進(jìn)行控制。
[0066]又，光束頭22、23與上述圖3、圖4相同，但是在該實(shí)施形態(tài)中舉出在工件5的下方設(shè)置有光束頭22、23，并且從這些光束頭22、23向上照射激光束70的示例。由激光振蕩器21照射的激光束70被光束頭22 (23)的第三彎曲鏡27向工件5彎曲，并從聚光透鏡28向工件5照射。
[0067]在該第二實(shí)施形態(tài)的激光加工裝置50的情況下，在通過一個(gè)光束頭22 (23)從照射開始側(cè)S進(jìn)行激光加工時(shí)，可以使另一個(gè)光束頭23 (22)從照射結(jié)束側(cè)E向照射開始側(cè)S移動(dòng)。
[0068]圖7是作為上述圖6所示的第二實(shí)施形態(tài)的激光加工裝置50的變形例的第三實(shí)施形態(tài)的激光加工裝置55。對(duì)于與上述圖6所示的第二實(shí)施形態(tài)相同的結(jié)構(gòu)標(biāo)以相同的符號(hào)，并且省略其說明。
[0069]該實(shí)施形態(tài)的激光加工裝置55使上述光束頭22、23在照射開始側(cè)S和照射結(jié)束側(cè)E之間移動(dòng)，并且在兩端部上向垂直方向轉(zhuǎn)彎而循環(huán)。該實(shí)施形態(tài)也同樣在從照射開始側(cè)S向照射結(jié)束側(cè)E移動(dòng)的一側(cè)(圖示的左側(cè))上，激光振蕩器21配置在延長(zhǎng)線上。該激光振蕩器21以向從照射開始側(cè)S向照射結(jié)束側(cè)E移動(dòng)的光束頭22、23照射激光束70的形式配置。
[0070]此外，在該實(shí)施形態(tài)中也同樣在激光振蕩器21和光束頭22 (23)之間設(shè)置有在光束頭22 (23)在端部上轉(zhuǎn)彎的期間切斷激光束70的切斷器54。其他結(jié)構(gòu)與上述第二實(shí)施形態(tài)相同，因此省略說明。
[0071]該第三實(shí)施形態(tài)的激光加工裝置55的情況也同樣在通過一個(gè)光束頭22 (23)從照射開始側(cè)S進(jìn)行激光加工時(shí)，可以使另一個(gè)光束頭23 (22)從照射結(jié)束側(cè)E向照射開始偵U S移動(dòng)。
[0072]另外，在這些第二實(shí)施形態(tài)、第三實(shí)施形態(tài)中，設(shè)置光程長(zhǎng)度恒定裝置的情況下，可以與上述光程長(zhǎng)度恒定裝置40不同，例如采用連接器式的光程長(zhǎng)度恒定裝置。
[0073]又，如這些第二實(shí)施形態(tài)、第三實(shí)施形態(tài)那樣從工件5的下方照射激光束70的情況下，將激光束70以透過工件5的玻璃基板7后在形成于上表面的薄膜層6上聚焦的方式進(jìn)行照射。
[0074]根據(jù)如上述那樣的第二實(shí)施形態(tài)、第三實(shí)施形態(tài)的激光加工裝置50、55，也同樣可以通過具備多個(gè)光束頭22、23的光束頭單元51，在使一個(gè)光束頭22 (23)從照射開始側(cè)S向照射結(jié)束側(cè)E進(jìn)行激光加工時(shí)，使另一個(gè)光束頭23 (22)向照射開始側(cè)S移動(dòng)，因此可以有效地進(jìn)行大致連續(xù)的激光加工。
[0075]因此,通過在使工件5朝輸送方向Y向一方向輸送的同時(shí)加工加工線11，以此可以大幅度縮短加工線形成作業(yè)的節(jié)拍，可以大幅度改善太陽能電池等的生產(chǎn)性。又，借助于此，可以謀求太陽能電池的低成本化，從而可以促進(jìn)太陽能電池的利用。
[0076]如上所述，根據(jù)上述激光加工裝置1、50、55，在使工件5向輸送方向Y以一定速度連續(xù)輸送(或以一定間隔間歇輸送)的同時(shí)向與該輸送方向Y交叉的掃描方向X以規(guī)定的掃描速度照射激光束70。而且，通過控制裝置60以使一根激光束70的加工線11相對(duì)于工件5的輸送方向Y成直角的方式相對(duì)地控制這些工件5的輸送速度和激光束70的掃描速度，因此可以對(duì)薄膜層6高速地進(jìn)行圖形加工。而且，將工件5向輸送方向Y以規(guī)定速度輸送一次即可完成激光加工，因此可以在短時(shí)間內(nèi)完成對(duì)一個(gè)工件5的加工。
[0077]此外,在向一方向輸送工件5的同時(shí)使激光束70掃描而形成加工線11以此完成激光加工，因此不僅可以實(shí)現(xiàn)對(duì)每個(gè)基板的工件5的加工，而且對(duì)柔性太陽能電池的卷對(duì)卷制造方法的連續(xù)的工件也可以實(shí)現(xiàn)高速的連續(xù)加工。
[0078]而且，如上述圖8A~圖SG所示，即使在多個(gè)成膜層上形成加工線11的情況下，也只要在輸送方向上并列設(shè)置多臺(tái)上述激光加工裝置I和成膜機(jī)(圖示省略)，即可在向一方向搬運(yùn)工件5的同時(shí)連續(xù)地進(jìn)行圖形加工，從而可以大幅度縮短圖形加工的節(jié)拍，大幅度改善太陽能電池等的生產(chǎn)性。又，借助于此，可以謀求太陽能電池的低成本化，可以促進(jìn)太陽能電池的利用。
[0079]此外，不需要使用通過分光?分束?多個(gè)振蕩器裝載所形成的多個(gè)激光束，因此也可以謀求能夠制作加工質(zhì)量穩(wěn)定的太陽能電池40的激光加工裝置I的制作成本的降低。
[0080]另外，在上述實(shí)施形態(tài)中，說明了在將工件5以一定速度向輸送方向Y連續(xù)地輸送的同時(shí)進(jìn)行加工的示例，但是也可以在根據(jù)加工條件等以一定間隔間歇地輸送工件5的同時(shí)進(jìn)行加工，而并不限于上述實(shí)施形態(tài)。
[0081]又，在上述實(shí)施形態(tài)中，使激光振蕩器21獨(dú)立于光束頭22、23構(gòu)成，但是如果是小型輕量的激光振蕩器21 ，則也可以形成為與光束頭單元22、23 —體地移動(dòng)的結(jié)構(gòu)。
[0082]又，上述實(shí)施形態(tài)僅示出一個(gè)示例，在不脫離本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)可以進(jìn)行各種變更，本發(fā)明并不限于上述實(shí)施形態(tài)。
[0083]工業(yè)應(yīng)用性:
根據(jù)本發(fā)明的激光加工裝置可以利用于薄膜太陽能電池和柔性太陽能電池(卷對(duì)卷制造方法)等的制造工序中。
[0084]符號(hào)說明:
I激光加工裝置；
3 恒速輸送裝置；
5工件；
6薄膜層；
7基板(玻璃基板)；
II加工線(劃線)；
20光束頭單兀；
21激光振蕩器；
22第一光束頭；
23第二光束頭；
24第一彎曲鏡；
24A、24B 彎曲鏡；25,26第二彎曲鏡；
27第三彎曲鏡；
28聚光透鏡；
29切換器；
30激光加工裝置；
31軌道；
32光束掃描單兀；
40光程長(zhǎng)度恒定裝置；
41第四彎曲鏡；
42第五彎曲鏡；
43反射鏡單元；
50激光加工裝置；
51光束頭單兀；
54光束切斷器；
55激光加工裝置；
60控制裝置；
70激光束；
S照射開始側(cè)；
E照射結(jié)束側(cè)；
X激光束掃描方向；
Y工件輸送方向。
【權(quán)利要求】
1.一種圖形加工用激光加工裝置，其特征在于， 是在形成于工件的薄膜層上通過激光束形成加工線的圖形加工用激光加工裝置， 具備: 使所述工件以規(guī)定的輸送速度向一方向輸送的恒速輸送裝置； 具有在通過所述恒速輸送裝置以規(guī)定速度輸送工件的同時(shí)、或檢測(cè)工件的輸送速度并輸送工件的同時(shí)使一根激光束向與所述工件的輸送方向交叉的方向從照射開始側(cè)向照射結(jié)束側(cè)對(duì)工件的薄膜層掃描的多個(gè)光束頭的光束頭單元； 向所述光束頭照射激光束的激光振蕩器；和 相對(duì)地控制由所述光束頭照射的激光束的掃描速度和所述工件的輸送速度而控制以規(guī)定速度輸送的工件上形成的加工線的控制裝置； 所述控制裝置形成為切換加工所述加工線的光束頭而同時(shí)或交替地加工所述加工線的結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖形加工用激光加工裝置，其特征在于， 具有對(duì)于使從所述激光振蕩器照射的激光束對(duì)所述多個(gè)光束頭中的哪一個(gè)照射進(jìn)行切換的切換器； 所述光束頭單元形成為在至少一個(gè)光束頭從照射開始側(cè)向照射結(jié)束側(cè)移動(dòng)而進(jìn)行激光加工的期間使至少一個(gè)光束頭返回至所述照射開始側(cè)的往復(fù)動(dòng)作式的結(jié)構(gòu)； 所述控制裝置形成為切換所述切換器而將激光束照射至進(jìn)行激光加工的光束頭的結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖形加工用激光加工裝置，其特征在于， 具有切斷從所述激光振蕩器照射的激光束照射至所述光束頭的切斷器； 所述光束頭單元形成為在至少一個(gè)光束頭從照射開始側(cè)向照射結(jié)束側(cè)移動(dòng)而進(jìn)行激光加工的期間使至少一個(gè)光束頭返回至所述照射開始側(cè)的循環(huán)式的結(jié)構(gòu)； 所述控制裝置形成為控制所述切斷器而將激光束照射至進(jìn)行激光加工的光束頭的結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的圖形加工用激光加工裝置，其特征在于，所述光束頭單元具有使所述多個(gè)光束頭在水平方向或垂直方向上循環(huán)的循環(huán)機(jī)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的圖形加工用激光加工裝置，其特征在于，所述光束頭單元具備向所述多個(gè)光束頭照射的激光束的光程長(zhǎng)度恒定機(jī)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的圖形加工用激光加工裝置，其特征在于，所述控制裝置形成為根據(jù)所述多個(gè)光束頭的配置、進(jìn)行激光加工的一個(gè)光束頭和工件的輸送速度決定對(duì)工件的在輸送方向上的掃描位置的結(jié)構(gòu)。
【文檔編號(hào)】H01L31/04GK104080571SQ201380008161
【公開日】2014年10月1日 申請(qǐng)日期:2013年3月25日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月27日
【發(fā)明者】中澤睦裕, 高原一典, 大串修己 申請(qǐng)人:川崎重工業(yè)株式會(huì)社