用於級聯光伏結構的系統和方法與流程

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其它申請的交叉引用

本申請要求2014年12月5日提交的、美國臨時專利申請no.62/088,509、律師案卷號p103-1pus、名稱為「system,method,andapparatusforautomaticmanufacuringofsolarpanels」；2015年4月6日提交的、美國臨時專利申請no.62/143,694、律師案卷號p103-2pus、名稱為「systemsandmethodsforprecisionautomationofmanufacuringsolarpanels」；以及2015年9月25日提交的、美國非臨時專利申請no.14/866,776、律師案卷號p103-4nus、名稱為「systemsandmethodsforcascadingphotovoltaicstructures」的權益，其公開通過引用出於所有目的而被全部包含於此。

本申請涉及2014年12月8日提交的、美國專利申請no.14/563,867、律師案卷號p67-3nus、名稱為「highefficiencysolarpanel」；以及2014年10月8日提交的、美國專利申請no.14/510,008、律師案卷號p67-2nus、名稱為「modulefabricationofsolarcellswithlowresistivityelectrodes」；它們的公開出於所有目的通過引用而全部包含於此。

本公開涉及太陽能面板製造，包括級聯太陽能電池以便於自動製造太陽能面板。

定義

「太陽能電池」或「電池」是能夠把光轉換成電的光伏結構。電池可以具有任何尺寸和任何形狀，並且可以從各種材料製成。例如，太陽能電池可以是製作在矽晶片上的光伏結構或者在基地材料(例如玻璃、塑料或能夠支持光伏結構的任何其它材料)上的一個或多個薄膜，或者是它們的組合。

「太陽能電池帶」、「光伏帶」、或「帶」是一部分或一段光伏結構，例如太陽能電池。一個太陽能電池可以被分割成多個帶。帶可以具有任何形狀和任何尺寸。帶的寬度和長度可以彼此相同或不同。帶可以通過進一步分割以前分割過的帶形成。

「級聯」是太陽能電池或帶的一種物理布置，它們通過其邊緣上或邊緣附近的電極電耦接。有許多方式來物理連接相鄰的光伏結構。一種方式是在相鄰結構的邊緣處或邊緣附近使它們物理重疊(例如一個邊緣在正極側，另一個邊緣在負極側)。這種重疊處理有時被稱作「疊瓦」。兩個或更多個級聯的光伏結構或帶可以被稱作「級聯串」或更簡單地稱作串。

「指狀線」、「指狀電極」和「指狀件」是指光伏結構的用於收集載流子的伸長的、導電(例如金屬的)電極。

「總線條」、「總線線路」或「總線電極」指光伏結構的用於聚集由兩個或更多個指狀線收集的電流的伸長的、導電(例如金屬的)電極。總線條通常比指狀線寬，並且能夠被沉積或以其它方式位於光伏結構上或光伏結構內的任意位置。單個光伏結構可以具有一個或多個總線條。

「光伏結構」可以指太陽能電池、一段、或太陽能電池帶。光伏結構不限於通過特定方法製作的器件。例如，光伏結構可以是基於晶體矽的太陽能電池、薄膜太陽能電池、基於無定型矽的太陽能電池、基於多晶矽的太陽能電池，或者它們的帶。

背景技術：

光伏技術(被用於製造太陽面板)方面的進展幫助太陽能在希望減少碳排放和減少每月能源成本的人群中獲得大量吸引力。但是，面板通常手工製作，這是耗時且易於出錯的過程，使得大量生產可靠的太陽能面板的成本高昂。

太陽能面板通常包括一串或多串完整的太陽能電池。在一個串中的相鄰的太陽能電池可以按照級聯布置的方式彼此重疊。例如，在2014年10月8日提交的名稱為「modulefabricationofsolarcellswithlowresistivityelectrodes」的美國專利申請no.14/510,008中描述了形成太陽能面板的連續多串的太陽能電池，其公開通過引用全部包含於此。生產具有級聯電池布置的太陽能面板可以減小由於帶之間的互連導致的電阻，並且可以增加能夠適配到太陽能面板中的太陽能電池的數目。

製造這種面板的一種方法包括依次連接相鄰電池的總線條並且把它們組合。一種類型的面板(如上述專利申請中所述)包括通過把完整的太陽能電池分割成帶而形成的一系列級聯的帶，然後把這些帶級聯以形成一個或多個串。

把太陽能電池精確且一致地分割成串並且當形成級聯布置時帶或電池的對準對於確保正確的電連接和物理連接是至關重要的，但是如果手動執行，難以大量可靠地實現這種對準。

技術實現要素：

本發明的實施例涉及用於通過利用協調一致的自動的電子-機械系統準確自動級聯面板組件的系統和方法，以製造級聯的太陽能面板。

描述了若干實施例，以允許本領域技術人員理解本說明書覆蓋的總體主題內容。為了便於閱讀，該部分並沒有覆蓋全部可能的變形和/或實施例。因此，該發明內容不應當被理解為對本發明的範圍的限制。

本發明的一個實施例提供了一種能夠自動地把一組帶布置成級聯形式的串形成系統。串形成系統可以包括控制器，其可以控制多個致動器和機械系統。在操作期間，控制器可以啟動第一電池提升機構的第一提升致動器，使得第一電池提升機構可以從第一平臺提升第一帶。控制器還可以啟動第二電池提升機構的第二提升致動器，使得第二電池提升機構可以從第一平臺提升第一平臺上的第一帶之後的第二帶。然後控制器可以啟動第一電池提升機構的第一偏移致動器或第二電池提升機構的第二偏移致動器，以使第一帶和第二帶朝著第二平臺移動的同時把第二帶的前邊緣放置在第一帶的後邊緣之上。

在該實施例的一個變型例中，第二帶可以與第一帶重疊大約2毫米。

在該實施例的一個變型例中，第一電池提升機構和第二電池提升機構可以各自包括能夠維持對帶的吸力保持的至少一個吸盤。

在該實施例的一個變型例中，第一電池提升機構可以把第一帶提升到第一高度，並且第二電池提升機構可以把第二帶提升到比第一高度更高的第二高度。

在該實施例的一個變型例中，控制器可以啟動第一提升致動器和第二提升致動器，使得它們可以把第一帶和第二帶放置在第二平臺上，其中第二帶的前邊緣可以被放置在第一帶的後邊緣之上。

在該實施例的一個變型例中，當把第二帶的前邊緣放置在第一帶的後邊緣之上時，控制器可以啟動第一偏移致動器，以把第一電池提升機構朝向第二電池提升機構移動，並且把第一帶放置在第二帶之下。

在該實施例的一個變型例中，當把第二帶的前邊緣放置在第一帶的後邊緣之上時，控制器可以啟動第二偏移致動器，以使第二電池提升機構朝向第一電池提升機構移動，並且把第二帶放置在第一帶之上。

附圖說明

圖1a示出了根據本發明的一個實施例的串形成系統。

圖1b示出了根據本發明的一個實施例的在被分割成多個帶之前的光伏結構的一個例子。

圖1c示出了根據本發明的一個實施例的升起一組級聯帶的吸盤的放大視圖。

圖2a示出了根據本發明的一個實施例的光伏結構。

圖2b示出了根據本發明的一個實施例的在被切割之前的光伏結構的橫截面視圖。

圖2c示出了根據本發明的一個實施例的在光伏結構被切割之後的三個帶的級聯布置。

圖2d示出了根據本發明的一個實施例的在光伏結構的前表面上的示例性導電網格和空白空間圖案。

圖2e示出了根據本發明的一個實施例的在光伏結構的後表面上的示例性導電網格和空白空間圖案。

圖2f示出了根據本發明的一個實施例的多個帶，其是沿著一組槽分離光伏結構的結果。

圖3示出了根據本發明的一個實施例的用於處理光伏結構以產生串的一系列步驟。

圖4示出了根據本發明的一個實施例的串產生通道。

圖5示出了根據本發明的一個實施例的示例性控制設備。

圖6給出了根據本發明的一個實施例的例示用於以級聯布置方式布置條以形成串的方法的流程圖。

圖7a示出了根據本發明的一個實施例的串形成系統。

圖7b示出了根據本發明的一個實施例的在升起一組帶之後的串形成系統。

圖7c示出了根據本發明的一個實施例的使帶重疊以形成級聯形式的串形成系統。

圖7d示出了根據本發明的一個實施例的級聯形式的帶。

圖8a示出了根據本發明的一個實施例的放置在平坦表面上的一個串組件。

圖8b示出了根據本發明的一個實施例的被布置成形成串組件的多個帶。

圖8c示出了根據本發明的一個實施例的具有交替高度的一組帶。

圖8d示出了根據本發明的一個實施例的由具有交替高度的帶形成的串。

在附圖中，相似的附圖標記表示相同的附圖元素。

具體實施方式

給出下面的描述以使得本領域技術人員能夠製作並使用實施例，並且在特定應用及其要求的上下文中提供該描述。本領域技術人員應當清楚所公開的實施例的各種修改，並且本文所定義的一般原理可以應用到其它實施例和應用中，而不脫離本公開的精神和範圍。因此，本發明不限於所示出的實施例，而應當根據與本文公開的原理和特徵一致的最寬的範圍。

概要

串形成系統被設置為自動把多個光伏結構帶布置成形成串的級聯布置，而不顯著損壞光伏結構。串形成系統可以在自動化的組裝線內運行，該自動化的組裝線可以製造包括多串級聯帶的完整的太陽能面板。

該串形成系統能夠從切割臺獲得帶，並且在一些實施例中，能夠把這些帶布置成級聯的布置同時把這些帶朝著保持帶的平坦表面(例如退火平臺)傳送。如果一串級聯的帶放置在平坦的表面上，則串形成系統能夠通過在串的末端附近放置新的級聯的帶布置來擴展該串。太陽能面板組裝線的後續階段可以把多個這樣的串組合，以生產太陽能面板。

圖1a例示了根據本發明一個實施例的串形成系統102。串形成系統102可以包括能夠提起並且移動帶的一個或多個機械臂。例如，機械臂104、106和108可以各自包括一組吸盤(例如吸盤112)，其能夠通過對帶的表面(例如，帶114、116和118的朝上的表面)施加吸力來保持到帶上。吸力允許帶被附接到吸盤。使用吸盤可以避免機械夾具的需要，後者可能損傷帶的電極和/或光伏結構。在一些實施例中，吸力可以被施加到帶的基層(例如帶114、116和118的朝上的層)，以避免對帶的薄發射極層施加力。這允許串形成系統102阻止對帶的發射極層造成顯著損傷。

機械臂104、106和108可以被安裝在底座110上，底座110可以例如沿著軌道(未示出)橫向滑動，以把帶114、116和118從保持託盤移動到退火平臺120。在一些實施例中，底座110還可以耦接到致動器(未示出)，致動器能夠使串形成系統102符合目標高度，例如通過把串形成系統102升高或降低到接近保持託盤的高度。這能夠允許串形成系統102把機械臂104、106和108抬起到足夠的高度，以從可能升高到退火平臺120上方的保持託盤拾取一組帶。本領域技術人員應當理解，雖然圖1a示出了退火平臺120作為保持電池的表面，但是任何表面可以替代退火平臺進行使用。

機械臂104、106和108可以各自包括一組致動器，該組致動器允許機械臂沿著x和/或y軸移動帶，而與其它機械臂保持的帶無關。例如，機械臂106可以包括能夠提升中心帶116的致動器，機械臂104和108可以分別包括能夠提升和偏移側帶114和118的致動器。一旦帶114、116和118沿著x軸位於目標放置位置上方，機械臂104、106和108就能夠沿著y軸降低帶，使它們放置在平臺120上。帶的最終放置位置可以使帶114與帶112的尾部邊緣重疊足夠的距離，使得它們的總線條重疊例如大約2mm。

在一個變型例中，移動機械臂104、106、108的致動器可以是電機，其能夠由一組電機控制器啟動。在另一個變型例中，致動器可以是氣動致動器或液壓致動器。串形成系統102可以包括一組氣動泵或液壓泵，其能夠產生用於把各致動器移動到目標位置所需的氣體壓力或液體壓力。串形成系統102還可以包括一組軟管(未示出)，用於把氣體壓力或液體壓力傳遞給機械臂104、106和108上的致動器。

圖1b示出了根據本發明一個實施例的被分割成多個帶之前的光伏結構的一個示例。該示例中的光伏結構128可以包括n型輕摻雜的晶體矽(c-si)基極層130、本徵隧穿層132、n型重摻雜的非晶矽(a-si)表面場層134、透明導電氧化物(tco)層136、以及前側總線條138。在後側，該結構可以包括本徵隧穿層140、p型a-si發射極層142、tco層144、以及後側總線條146。由p型a-si發射極層140、本徵隧穿層140和n型c-si基極層130形成的後側隧穿結可以把基極層130產生的多數載流子傳輸走。由n型重摻雜的a-si表面場層134、本徵隧穿層132和基極層130形成的前側隧穿結可以把基極層130產生的少數載流子傳輸走，從而減少基極層130中的載流子複合的量。隧穿層132和140可以使基極層130和兩個重摻雜的a-si層之間的界面鈍化，同時仍然允許由基極層130產生的載流子利用隧穿效應進入這些a-si層。

基極層130和發射極層142之間的隧穿結是移除多數載流子的地方。因此，優選保持對該界面的損傷(例如由於劃片槽148、處理光伏結構128或者沿著槽148切割光伏結構以產生帶152和1549(例如通過產生切割150)而導致的損傷)較小。例如，對帶152和154的下表面的任何衝擊都可能產生沿著tco層144、a-si層142、和/或隧穿層140的劃痕或微裂痕。因此優選通過使用在帶152和154的上表面(例如在tco136)施加吸力的一組吸盤來提升帶152和154。在2012年8月31日提交的、名稱為「backjunctionsolarcellwithtunneloxide」的美國專利申請no.13/601,441中提供了一種示例性光伏結構的更多細節，其公開通過引用全部包含於此。

圖1b所示的示例性光伏結構128包括n型輕摻雜的c-si基極層。通常，基極層可以是n型或p型摻雜的、或未摻雜的，並且可以由各種材料製成，包括c-si、a-si、多晶矽、或非矽材料。還可以使用基於不同材料的各種器件結構和設計來構建光伏結構。例如，光伏結構可以是基於晶片的光伏結構，或者薄膜光伏結構，其尺寸和形狀可能與普通晶片的尺寸和形狀不同。本發明的優選實施例提供一種能夠按照級聯布置組裝帶152和154而不會對總線條138和146或者對基極層和發射極層之間的界面產生顯著損傷的系統。具體地說，當帶152和154處於級聯布置中時，帶154的總線條146能夠與帶152的總線條138電接觸。導電漿料可以把總線條138和146粘合在一起，以保持級聯布置。

一些傳統的太陽能面板包括單串串聯連接的未切割的光伏結構。如美國專利申請no.14/563,867中所述，更希望具有多個(例如3個)串，每個串包括級聯的帶，並且把這些串並聯連接。這種多個並聯串的面板構造在減小內部電阻的情況下提供同樣的輸出電壓。通常，光伏結構可以被分割成n個帶，面板可以包含n個串，每個串具有的帶的數目與傳統的單串面板中的普通光伏結構的數目相同。這種構造能夠確保每個串輸出大致相同的電壓，向傳統面板那樣。然後，n個串可以被並行連接以形成面板。因此，面板的電壓輸出可以與傳統的單串面板的電壓輸出相同，同時面板的總內部電阻可以是串的電阻的1/n(注意，由多個帶構成的串的總電阻是由相同數目的未分割的光伏結構構成的串的總電阻的一小部分)。因此，通常，n越大，面板的總內部電阻越低，能夠從面板提取的能量越多。但是，需要權衡的是，隨著n增大，把串互連所需的連接的數目也增加，這增大了接觸電阻的量。另外，n越大，單個光伏結構需要被分割成的帶越多，這增加了相關聯的生產成本並且由於在單個面板中使用更大量的帶而降低了總體可靠性。

確定n的另一種考慮是電極和形成該電極的光伏結構之間的接觸電阻。該接觸電阻越大，就可能需要越大的n，以有效減小面板的總內部電阻。因此，對於特定類型的電極，可能需要不同的n值來在減小的總面板內部電阻中取得足夠收益，從而抵消增大的生產成本和減小的可靠性。例如，傳統的銀漿料或基於鋁的電極可以要求n大於4，因為絲網印刷和把銀漿料燒制到光伏結構的過程不產生電極和下面的光伏結構之間的理想電阻。在本發明的一些實施例中，電極(包括總線條和指狀線)可以使用物理氣相沉積(pvd)和電鍍銅作為電極材料的組合來製備。所得到的銅電極可以表現出比鋁或絲網印刷的銀漿料電極更低的電阻。因此，可以採用更小的n來得到減小的面板內部電阻的優點。在一些實施例中，n被選擇為3，這小於具有銀漿料電極或其它類型電極的光伏結構通常所需的n值。相應地，在單個光伏結構上可以劃出兩個槽，以允許其被分割成三個帶。

除了降低接觸電阻，電鍍的銅電極還可以提供對微小裂痕的更好容忍度，微小裂痕可以在切割過程中出現。這種微小裂痕可能對銀漿料電極光伏結構產生不利影響。另一方面，即使光伏結構中存在微小裂痕，電鍍的銅電極也可以保持光伏結構表面上的導電性。銅電極對微小裂痕更高的容忍度允許人們使用更薄的矽晶片來製造光伏結構。因此，要在光伏結構上劃出的槽可以比在較厚晶片上劃出的槽更淺，這進而有助於增大劃片處理的產量。在2011年8月29日提交的、名稱為「solarcellwithelectroplatedgrid」的美國專利申請no.13/220,532提供了使用銅電鍍來在光伏結構上形成低電阻電極的更多細節，其公開通過引用全部包含於此。

圖1c示出了根據本發明一個實施例的吸盤提升一組級聯的帶的放大視圖。每個機械臂可以包括多個吸盤，這些吸盤一起可以在帶的上表面分配足夠的吸力，以提升帶。例如，機械臂104可以包括至少三個吸盤，每個吸盤可以對沿著帶114的上表面的不同點施加吸力。在一些實施例中，機械臂104可以包括四個吸盤(例如吸盤160)，它們可以被布置成兩個平行的行，其中每行兩個吸盤，從而在細長的帶的每個角附近提供近似相等的吸力。

串形成系統102可以級聯布置的方式把帶114、116和118放置在平臺120上，使得帶114的下表面上的總線條與帶122的上表面上的總線條162電接觸。例如，回想帶122可以具有沿著總線條162沉積的導電漿料。該導電漿料可以是粘合劑，其可以把帶114和帶122粘合到一起以防止分開，並且還可以具有導電性質，該導電性質能夠允許電流經由導電漿料在總線條162和帶114的下表面上的總線條之間流動。

在一些實施例中，帶114上的總線條可以被焊接到總線條162。但是，通過導電漿料連接總線條的一個技術優點在於其可以允許串更柔韌。一旦被部署，太陽能面板在24小時時段期間要經歷「熱循環」，因為溫度每天始終是變化的。熱循環可能對級聯的帶的結構施加壓力。導電漿料能夠允許串經受住可能由熱循環導致的結構應力

在一些實施例中，總線條可以具有內部溝道，該內部溝道在總線條的內側能夠形成凹陷的表面，並且可以充當容納粘性粘合劑的容器。在一個實施例中，總線條可以具有多個槽，這些槽可以在光伏結構的表面上形成總線條時經由掩膜形成。每組槽可以被放置在總線條內指狀線與總線條相交的位置處。每個槽可以充當容納導電漿料的容器。當兩個帶「級聯」時，每個總線條內溝道和/或槽可以形成外殼，其可以把導電漿料保持在總線條的邊界內，並且可以防止從側面溢出。

圖2a示出了根據本發明的一個實施例的光伏結構200。光伏結構200可以包括三個光伏帶202.1、202.2、和202.3，它們可以是具有表現出低接觸電阻的電鍍的銅電極的光伏結構200的結果。每個帶可以包括多個基本平行的指狀線，例如布置在x方向上的指狀線206。這些指狀線可以收集由光伏結構產生的載流子，並且允許這些載流子朝著總線條移動。總線條可以是布置在y方向的任何導電元件，例如金屬帶，通常比指狀線寬。然後總線條可以聚集由指狀線收集的電流。每個帶可以包括位於相對的邊緣的兩個總線條，每個表面一個總線條。例如，帶202.1在上表面可以具有總線條204.1，在下表面具有總線條205.1。類似地，帶202.2可以在上表面和下表面分別具有總線條204.2和205.2，並且帶202.3可以在上表面和下表面分別具有總線條204.3和205.3。在一個實施例中，可以在總線條204.1和204.2附近並且沿著總線條204.1和204.2對光伏結構200進行劃片，這允許光伏結構沿著這些槽被後續切割成三個帶。可以向任意表面添加額外的總線條以減小電阻。

圖2b示出了根據本發明一個實施例的在被切割之前的光伏結構200的橫截面視圖。兩個劃片槽可以分別位於總線條204.1和205.2之間以及總線條204.2和205.3之間。這些槽對應於切割位置。在後續的切割處理中，整個光伏結構可以被分割成例如三個帶202.1、202.2和202.3。

圖2c示出了根據本發明一個實施例的在切割光伏結構之後的三個帶的級聯布置。在該示例中，三個帶202.1、202.2和202.3可以級聯方式布置，使得一個帶的正極側的總線條與相鄰帶的負極側的總線條重疊並且電耦接。在兩個相面對的總線條之間可以施加導電漿料，以促進低電阻接觸和物理粘合。因為沒有使用導電接片或導電線，這種級聯布置可以減小由於帶之間的互連導致的串聯電阻，並且能夠提高面板的填充因子。

圖2d示出了根據本發明的一個實施例的在光伏結構的前表面上的示例性的導電網格和空白空間圖案。在圖2d所示的示例中，導電網格220可以由任何導電材料製成，包括金屬和非金屬材料。導電網格220可以包括三個子網格，例如子網格221。光伏結構在相鄰的子網格之間還可以包括空白空間(即，沒有被電極覆蓋的空間)，例如空白空間225。空白空間提供了可以進行劃片和切割的區域。因為空白空間沒有被任何導電材料覆蓋，所以可以在不接觸電極的情況下進行劃片和切割。每個子網格可以用作對應的帶的前側網格。因此，這種子網格和空白空間的構造可以允許光伏結構被分割成三個帶。通常，各個子網格可以具有各種類型的圖案。例如，子網格可以具有兩個總線條(而不是一個總線條)，或者布置在帶的中心的單個總線條。在圖2d所示的例子中，子網格可以各自具有布置在邊緣的單個總線條圖案，這允許各個帶被級聯。圖2e示出了根據本發明一個實施例的在光伏結構後表面上的示例性的導電網格和空白空間圖案。在這個示例中，後表面網格230可以包括三個子網格。在一個實施例中，後側子網格可以對應於前側子網格。因此，帶的後側也可以吸收光來產生電能，從而允許太陽能面板按照雙面方式運行。在圖2d和2e所示的實施例中，前側子網格和後側子網格可以具有類似的圖案，除了前側邊緣總線條和後側邊緣總線條位於帶的相對的邊緣附近。換言之，帶的前側上的總線條可以位於一個邊緣附近，位於後側上的總線條可以位於相對的邊緣附近。另外，在後側上的空白空間的位置可以與前側上的空白空間的位置對準，使得導電網格線不幹擾後續的切割處理。

在圖2d和2e所示的實施例中，每個子網格可以包括沿著對應的帶的長邊延伸的邊緣總線條，以及在與帶的短邊基本平行的方向上延伸的平行的多個指狀線。例如，在圖2d中，子網格221可以包括邊緣總線條222和多個指狀線，例如指狀線223和224。沒有被任何導電材料覆蓋的空白空間可以被布置在兩個相鄰的子網格之間，以便於後續的劃片和切割處理。注意，在圖2d中，指狀線的末端可以被導線連接以形成「迴路」。這種類型的「迴路的」指狀線圖案可以減小在長時間使用後指狀線從光伏結構剝離的可能性。例如，如圖2d所示，指狀線223和224被導線226連接，以形成具有圓角的迴路。可選地，指狀線可以接合的部分可以比剩餘的指狀線都寬，以提供更好的耐用性和防止脫落。其它的指狀線圖案(例如未循環的直線或具有不同形狀的迴路)也是可能的。

如圖2d所示，在加陰影的矩形中示出的帶形空白空間225，可以把子網格221與其相鄰的子網格分開，如陰影的矩形中所示。空白空間的寬度(例如空白空間225)被選擇，從而為劃片處理提供充分的區域以便劃片處理，而不會導致對於附近的電極的顯著傷害，但是仍然足夠窄，使得電極可以到達每個帶的邊緣並且提供載流子的低電阻收集。在便於更好的容錯的劃片操作的更寬的空白空間和導致更有效的電流收集的更窄的空白空間之間可能存在折衷。在一個實施例中，空白空間的寬度可以為0.5mm和2mm之間。在另一個實施例中，這種空白空間的寬度可以為1mm。

如上所示，為了防止損壞光伏結構的發射極結，可以在對應於表面場層的表面上執行劃片操作。例如，如果發射極結在光伏結構的前側，則劃片可以在光伏結構的後側進行。另一方面，如果發射極結在光伏結構的後側，則劃片可以在光伏結構的前側進行。圖2f示出了根據本發明一個實施例的多個帶252.1、252.2和252.3，它們是沿著一組槽分離光伏結構得到的。每個帶可以包括在相對的邊緣的兩個總線條，每側一個總線條。例如，條252.1可以分別在前側和後側包含分開的總線條254.1和254.2。

串形成系統

圖3示出了根據本發明的一個實施例的用於處理光伏結構以產生串的步驟的序列。在這個實施例中，傳送器310能夠把光伏結構移動到劃片系統302，劃片系統302能夠沿著每個光伏結構的總線條劃出一個或多個槽。然後，傳送器310可以把光伏結構移動到粘合劑分配系統304，粘合劑分配系統304可以把導電粘合劑漿料分配到帶的總線條上，使得在切割後這些帶可以按照級聯布置的方式接合在一起。

在應用導電粘合劑漿料之後，可以通過機械臂(未示出)經由可能集成到機械臂的吸盤裝置從傳送器310拾取光伏結構。機械臂能夠在把光伏結構朝向切割系統306移動的同時通過維持吸力而保持光伏結構。機械臂在把光伏結構放置到切割系統306的加載系統上之前，可以把光伏結構旋轉大約90度。加載系統還可以包括一個緩衝器，在被移動到切割系統306之前，光伏結構可以存儲在緩衝器中。

切割系統306可以從加載系統接收光伏結構，並且能夠沿著由劃片工具302形成的槽把光伏結構分割成多個帶。在光伏結構被分割成多個(例如3個)帶之後，串布置系統308可以提起這些帶，並且按照級聯布置的方式布置這些帶，同時把這些帶移動到退火平臺312。串布置系統308可以使三個級聯的帶的前邊緣重疊帶串314的後邊緣，從而擴展串314。

圖3中所示的操作的序列是製作級聯的串的許多方式之一。例如，應用導電粘合劑漿料的步驟可以在劃片之前或者在切割之後進行。此外，可以使用各種裝置和系統來實現圖3中所示的功能。

圖4示出了根據本發明的一個實施例的串產生路徑。串形成系統402可以從保持託盤404拾取一組帶，並且確定這些帶是否已經通過電測試。例如，保持託盤404可以停留在切割臺上，切割臺可以包括切割裝置，並且可以包括測試裝置，測試裝置可以測試帶的電性質，從而確定它們是否在切割處理期間或之前就損壞了。如果這些晶片中的任何一個沒有通過測試，則串形成系統402可以通過把這些帶放置到拋棄託盤414中而拋棄整個光伏結構(例如，三個帶)。

在一些實施例中，串形成系統402可以在帶位於保持託盤404同時或者在把帶朝向退火平臺416移動的同時測試帶的電性質。例如，每個機械臂可以具有探針，該探針可以向正在被測試的帶上的總線條施加預定電壓，並且同樣的探針或另一種探針可以執行電流測量以測試該帶。然後，可以基於由探針測量的電流來識別有缺陷的帶。如果測量的穿過帶的電流小於預定的最小電流(當沿著總線條形成微小的裂痕或者當光伏結構變得受損傷時)，則認為帶是有缺陷的。

在一個實施例中，帶可以被放置在接地的表面(例如，保持託盤404)上，其可以與帶上的另一個總線條(例如在帶的底表面上的總線條)接觸。電流可以從帶的上表面上的總線條流向其它總線條以及流向接地面。在另一個變形例中，每個機械臂還可以包括接地的探針，該接地探針可以把帶的另一個總線條(例如，在帶的上表面或下表面上的另一個總線條)接地。在該變形例中，機械臂在朝向退火平臺416移動級聯的帶的同時，機械臂可以測試帶。

如果帶通過測試，則串形成系統402可以提升、偏移並且對準各個帶，以形成級聯的帶組件，並且可以把級聯的帶組件放置在退火平臺416上以形成或擴展串418。例如，串形成系統402可以安裝在軌道406上，軌道406自身可以安裝在另一個軌道410上。為了從保持託盤404拾取帶，致動器412可以使串形成系統402沿著軌道410朝著保持託盤404移動(例如橫向地)，並且致動器408可以使串形成系統402沿著軌道406移動(例如，上升)，使得其吸盤被提升到保持託盤404上方。串形成系統402然後可以通過使其機械臂朝著帶緩緩降低並且啟動泵以在吸盤處產生吸力，來拾取帶。

一旦帶被固定到吸盤的下表面，串形成系統402上的致動器408和/或機械臂的致動器可以把帶升高到保持託盤404上方。然後，致動器412可以使串形成系統402沿著軌道410朝著平臺416上的目標位置移動，並且致動器408可以使串形成系統402符合平臺416，例如通過降低串形成系統402直到帶基本上接近平臺416。然後，串形成系統402可以擴展串420，例如，通過把級聯的串布置的一個總線條重疊在串418的末端的另一個總線條上。

在一些變形例中，串形成系統402可以在使串朝著它們在平臺416上的目標放置位置移動的同時創建級聯的串布置。可替換地，串形成系統402可以每次一個帶地朝著平臺416移動各個單個串，例如通過降低帶來創建級聯的串布置同時每次一個帶地形成或擴展串418。

在一些實施例中，退火平臺416可以使串418移動(例如橫向地)通過目標退火裝置的兩個熱處理面之間，其可以對串418的兩個帶重疊的區域施加熱量。目標退火裝置420可以包括一組熱處理條，每個熱處理條可以具有基本平的接觸面。在一些實施例中，熱處理條可以被布置成在平臺416上方的一組條以及在平臺416下方的一組條。串418可以被放置在表面上，該表面具有一些列開口，這些開口允許熱處理條從表面下方接觸串。熱處理條可以被定位成使得他們可以靠近串，它們可以對串的兩側兩個帶重疊的區域周圍施加熱量。在一些實施例中，熱處理條可以在高達160攝氏度固化帶的重疊區域。熱量可以導致兩個重疊的總線條中的漿料固化。

在一些實施例中，導電漿料可以是樹脂的形式，其可以包括一種或多種導電顆粒。導電顆粒可以塗覆有保護層，該保護層在漿料被熱固化時能被蒸發掉，並且從而導致樹脂內部懸浮的導電顆粒之間的導電性。

圖5示出了根據本發明的一個實施例的示例性控制裝置500。裝置500可以包括基於計算機的或電子控制系統，其可以操作串形成系統以創建和擴展一串級聯的帶。例如，裝置500可以包括多個模塊，它們可以經由有線或無線通信信道彼此通信。裝置500可以使用一個或多個集成電路實現，並且可以包括比圖5所示的模塊更少或更多的模塊。此外，裝置500可以集成到計算機系統中，或者作為能夠與其它計算機系統和/或機構通信的單獨的機構。

裝置500可以包括處理器502、存儲器504和貯存裝置506。存儲器504可以包括易失性存儲器(例如ram)，作為託管存儲器並且被用於存儲一個或多個存儲器池。在一些實施例中，貯存裝置506可以存儲作業系統，以及用於監視和控制串產生過程的指令。

裝置500還可以包括致動器控制模塊508、探針測試模塊510、位置計算模塊512、平臺控制模塊514、以及退火控制模塊516。致動器控制模塊508可以啟動機械臂上的一組致動器，以把機械臂移動到切割臺上的帶保持託盤。探針測試模塊510可以使用切割臺和/或機械臂上的一組測試探針對帶進行探針測試。如果帶沒有通過探針測試，則致動器控制模塊508可以操縱機械臂以把帶移動到拋棄託盤。否則，致動器控制模塊508可以操縱機械臂把帶朝著上表面具有級聯的串的退火平臺移動。

位置計算模塊512可以在平臺把串朝著敷設站移動的同時周期性地重新計算級聯的串和/或單個帶相對於串產生路徑上的固定點的更新的位置。例如，位置計算模塊512可以基於串形成系統沿著軌道的位置以及機械臂的吸盤相對於串形成系統的位置來計算機械臂上的帶的位置。此外，位置計算模塊512可以基於通過視覺系統拍攝的圖像、對應的時間戳以及平臺的速度來計算帶在退火平臺上的位置。

平臺控制模塊514可以啟動一組致動器，其可以導致平臺表面把級聯的串朝著敷設站移動，敷設站把多串級聯的帶組合以形成太陽能面板。退火控制模塊516可以控制一組熱處理條沿著與級聯的帶之間的接觸表面執行目標的退火，從而使得導電漿料退火。

圖6給出了根據本發明的一個實施例的把帶布置成級聯的布置方式以形成串的流程圖。在操作期間，控制串形成系統的計算機系統可以確定在切割臺的保持託盤中是否有帶(操作602)。如果託盤中沒有帶，則計算機系統可以等待預定時間段(操作604)，然後返回操作602以檢查保持託盤。

另一方面，如果託盤中存在帶，則計算機系統可以控制帶形成系統從保持託盤拾取帶(操作606)，並且可選的可以確定帶的探針測試結果(操作608)。回想在一些實施例中，切割臺可以包括探針測試器，其測試單個帶的各種電性質。在一些實施例中，串形成系統可以包括一組測試探針，它們可以在帶位於保持託盤上的同時或者在從保持託盤上拾取帶之後對單個帶進行測試。

如果計算機系統確定帶沒有通過探針測試(操作610)，則計算機系統可以配置串形成系統把帶朝著拋棄託盤移動，並且把帶拋棄在拋棄託盤中(操作612)。在一些實施例中，在操作606期間，計算機系統可以使串形成系統拾取帶，例如通過啟動吸力泵以在一組吸盤上產生負氣壓。這種負氣壓可以在帶的上表面產生吸力保持，其可以把帶壓在吸盤的下表面。為了把帶拋棄到拋棄託盤中，計算機系統在帶被提升到拋棄託盤上方時可以停止保持給定帶的吸盤的負氣壓，和/或可以啟動壓力泵以在吸盤處產生正氣流。

否則，如果帶已經通過了探針測試，則計算機系統可以操作串形成系統把帶布置成級聯布置(操作614)，並且可以同時或在單獨的操作中把串形成系統朝著退火平臺移動(操作616)。

計算機系統還可以確定在平臺上是否存在部分串(操作618)。如果存在部分串，則計算機系統可以操作串形成系統把級聯的串布置(其正由串形成系統執行)放置在平臺上，以開始一個新的串(操作620)。否則，計算機系統可以操作串形成系統把級聯的串布置的前面的總線條與平臺上的串的末尾的總線條重疊(操作622)。

然後，計算機系統可以確定平臺上的串是否可以完成(操作624)。如果串尚未達到目標長度或者沒有包括預定數量的帶，則計算機系統可以返回到操作602以向串的級聯布置添加一個或多個帶。否則，計算機系統可以啟動平臺以使串朝著敷設站移動(操作626)，並且處理可以結束。在一些實施例中，計算機系統可以在執行操作602-624以形成串的同時使平臺把串朝著敷設站移動。此外，在把串朝著敷設站移動的同時，平臺可以把串移動通過目標退火裝置，其能夠在兩個帶重疊的區域周圍對串進行加熱，從而使重疊的帶之間的導電漿料固話。

圖7a示出了根據本發明的一個實施例的串形成系統700。串形成系統700可以包括在左側的機械臂708、在右側的機械臂706、以及在機械臂706和708之間的機械臂704。每個機械臂可以具有一個或多個吸盤，其可以從保持託盤712(例如切割臺的輸出託盤)提升帶。

在一個實施例中，每個機械臂能夠在垂直方向和/或水平方向移動。每個機械臂可以經由向帶的表面施加保持力的吸盤把帶從託盤712提升。吸盤可以具有匹配的提升，以把保持力均勻地分布在帶的上表面，這可以防止對帶造成顯著損傷。例如，在帶的表面上的均勻的保持力可以防止由於扭力而使帶扭曲，否者這將損壞帶的光伏結構或者損壞帶的表面上的銅總線條或指狀線。對應的機械臂可以提升其保持的帶到達預定高度，並且因此可以創建級聯形式(例如階梯狀形式)。

圖7b示出了根據本發明的一個實施例的在提升一組帶之後的串形成系統700。機械臂708可以把帶728提升到高於託盤712的側壁的高度，機械臂708可以把帶724提升到比帶728的高度更高的高度，機械臂706可以把帶726提升到比帶724的高度更高的高度。

串形成系統700可以多種方式控制機械臂的移動。在一個實施例中，通過固件控制機械臂沿著x軸和y周的移動，其可以控制每個機械臂從第一三維坐標移動到第二三維作為。在另一個實施例中，串形成系統700可以裝配有視覺系統，其可以測量每個機械臂相對於另一個機械臂或任何其它參考點的距離，並且可以向能夠指導機械臂的移動的控制模塊提供近乎實時的反饋。在另一個實施例中，除了移動控制的其它方法外，可以使用上述方法的任何組合，以指導機械臂的移動並且實現期望的精度水平。

機械臂704、706和708可以各自包括一個致動器(例如致動器708)，其可以是帶在y方向上符合預定的高度，例如通過升高或降低帶。在一些實施例中，機械臂704可以在x方向(相對於串形成系統700)中把帶保持在固定位置，同時機械臂706和708可以各自包括另一個致動器(例如致動器720)，其可以使帶在x方向橫向偏移。例如，在一個實施例中，機械臂708可以包括一個或多個致動器720，每個致動器可以包括氣動或液壓缸，其可以在x方向推或拉吸盤710。在另一個實施例中，致動器720可以包括電馬達，其可以伸展或收縮一個凸輪，該凸輪使吸盤在x方向上偏移。機械臂706和708還可以包括至少一組線性球軸套，其可以穩定機械臂706和708的橫向移動。

在一個實施例中，機械臂706和708朝向機械臂704移動預定距離，直到帶重疊為止。在一個實施例中，該預定距離可以是大約2毫米，該預定距離可以對應於每個帶上的總線條的寬度。

圖7c示出了根據本發明的一個實施例的對帶724、726和728進行重疊以形成級聯形式的串形成系統700。具體地說，串形成系統700可以啟動致動器720，致動器720能夠使得機械臂706沿著方向732朝向帶724移動帶728，並且可以啟動另一個致動器721，致動器721可以使得機械臂706把帶726沿著方向730朝向帶724移動。

當通過適當的距離(例如距離740)把帶重疊時，串形成系統700可以啟動每個機械臂704、706和708的致動器(例如致動器718)，從而例如通過降低把帶724移動到基本平坦的表面上。把帶放置在表面上可以使得每個總線條上的導電漿料接合重疊的帶的總線條，然後這就形成了級聯的帶組件。

在一個變型例中，串形成系統700可以通過在機械臂下把每個單獨的帶放置到平坦表面的位置來形成級聯的帶形式。例如，機械臂708可以首先把帶728放置在平坦表面，以與平坦表面上的串組件重疊，然後，在敷設裝置740的平坦表面上，機械臂704可以把帶724重疊在帶728上。然後，機械臂706可以把帶726放置在該平坦表面上，使得帶726可以平坦表面上按照重疊距離740與串組件重疊。在另一個變型例中，帶被提在平臺表面的上方(例如，當從切割臺進行傳送時)的同時，串形成系統700可以形成級聯的形式。串形成系統700的機械臂然後可以提升帶，知道相對於平臺表面上的串組件實現預定量的重疊。串形成系統700然後可以把級聯的帶放置在該平臺表面，以擴展串的長度。

在一個實施例中，串形成系統700可以具有更多個機械臂，使得在一個循環中可以形成整個串。在該實施例中，機械臂可以提升帶，當帶被提升的同時創建級聯的形式，移動帶以實現適當的重疊量，以及把帶放置在平坦表面以形成串。在另一個實施例中，該處理可以被分割成多個子處理，使得兩個或更多個帶可以被提升並且對準，以形成部分級聯的串，並且部分級聯的串然後可以被提升和與另一個部分串對準，以形成完整的級聯的串。

圖7d示出了根據本發明的一個實施例的級聯形式的帶724、726和728。每三個帶可以被形成一個級聯的帶組件，並且可以被放置在平坦表面上的另一個級聯的帶組件上。重複該處理過程可以擴展一串級聯的帶。

圖8a示出根據本發明的一個實施例的放置在平坦表面806上的一個串組件802。另一個級聯的串組件804也可以被放置在串組件802上面，以形成更長的串。如圖8a所示，級聯的串組件804還可以按照重疊距離808與串組件802重疊。

圖8b示出根據本發明的一個實施例的被布置成形成串組件820的多個帶。

圖8c示出根據本發明的一個實施例的具有另一種高度的一組帶。取代連續階梯狀的形式，串形成系統可以把帶850級聯，使得它們可以在一個表面的兩個邊緣重疊。這種構造可能需要不同的導電網格圖案，其中每個帶在一側具有兩個總線條，從而與交替升高的構造相容。

例如，級聯的組件852可以包括三個帶，使得兩個外側的帶被接合到在中間的帶的上表面上的總線條。在一個實施例中，串形成系統可以把級聯的組件852放置到平坦表面858上，使得級聯的組件852的兩個外側的帶可以與放置在平坦表面858上的帶854和856重疊。

在另一個實施例中，帶形成系統可以通過一次向串添加偶數個級聯的帶來構建串。例如，串形成系統可以布置級聯的組件中的兩個帶，該級聯的組件的前部的帶的高度高於級聯的組件的尾部的帶的高度。前部的帶可以在其下表面包括總線條，使得暴露出的總線條可以被接合到平坦表面上的串的面朝上的總線條。一旦級聯的組件被添加到串中，級聯的組件的尾部的帶就可以放置在平坦表面上，其中在其尾部邊緣具有位於面朝上的表面上的暴露的總線條。然後下一個級聯的組件可以被接合到該暴露的總線條。

圖8的示出了根據本發明的一個實施例的由具有交替高度的帶形成的串870。交替高度構造的一個優點是串在一端不需要接片。假定串的相對的極需要從一側訪問，則可以消除接片的必要性。

在該具體實施方式中描述的數據結構和代碼可以被存儲在計算機可讀存儲介質中，該計算機可讀存儲介質可以是能夠存儲由計算機系統使用的代碼和/或數據的任意裝置或介質。計算機可讀存儲介質可以包括，但不限於，易失性存儲器、非易失性存儲器、磁存儲裝置和光存儲裝置，例如盤驅動器，磁帶、cd(壓縮盤)、dvd(數字多功能盤或數碼視頻盤)，或已知或未來發展的能夠存儲計算機可讀介質的其它介質。

本具體實施方式部分描述的方法和處理過程可以被實現為代碼和/或數據，其可以被存儲在如上所述的計算機可讀存儲介質中。當計算機系統讀取並執行存儲在計算機可讀存儲介質上的代碼和/或數據時，計算機系統可以執行實現為數據結構和代碼的方法和處理過程，並且存儲在計算機可讀存儲介質中。

此外，上述方法和處理過程可以被包括在硬體模塊中。例如，硬體模塊可以包括，但不限於，應用專用集成電路(asic)晶片、現場可編程門陣列(fpga)、以及已知或未來發展的其它可編程邏輯器件。當啟動硬體模塊時，該硬體模塊可以執行該硬體模塊中包含的方法和處理過程。

給出本發明實施例的上述描述僅用於例示和描述。它們並非窮盡性的，也無意把本發明限制到所公開的形式。因此，對於本領域技術人員，許多修改和變型是清楚的。另外，上述公開不希望限制本發明。本發明的範圍由所附的權利要求限定。