用於太陽能板的雷射刻劃裝置及方法

2023-05-10 15:36:56

專利名稱：用於太陽能板的雷射刻劃裝置及方法
技術領域：
本發明有關於一種雷射刻劃裝置及方法，且更特別關於用於太陽能板的雷射刻劃 裝置及方法。
背景技術：
眾所周知，在薄膜半導體技術中，將太陽輻射轉換成可用電能的光伏電池可籍由 在兩個電極之間夾入某些半導體結構(例如非晶矽)而進行製造。電極中的一者通常為透 明的，以準許太陽輻穿透以到達半導體材料。此「前」電極可由透明導電氧化物材料(例如 氧化錫)薄膜(亦即，厚度小於10微米)組成，且通常形成於由玻璃或塑料製成的透明基 板與光伏半導體材料之間。「背」電極形成於半導體材料的相反的表面上(相對於前電極而 言)，且通常包含金屬薄膜(例如，鋁)。然而，單個光伏電池的電極上所產生的電壓對於大多數應用是不足的。為了讓光 伏半導體設備的產出達成有用功率位準，個別光伏電池必須串聯成一數組，在此稱為光伏 「模塊」。薄膜光伏模塊通常籍由沉積及圖案化方法進行製造。用於形成將相鄰光伏電池分 離開的凹槽的若干圖案化技術是習知的，包括用光阻屏蔽進行絲網印刷、用正光阻劑或負 光阻劑進行蝕刻、機械刻劃、放電刻劃及雷射刻劃。雷射刻劃及絲網印刷法對於製造薄膜半 導體設備(包括非晶矽光伏模塊)已成為實用、具成本效益、高產量方法。雷射刻劃比絲網 印刷具有一額外優點其可籍由形成較窄分離凹槽來分離多電池設備內的相鄰電池。與約 380微米至500微米的典型絲網印刷槽寬相比，雷射刻劃的分離凹槽具有小於25微米的寬 度。因此用雷射刻劃製造的光伏模塊可使其表面區域的較大百分比有效地用於產生電力， 因此，比籍由絲網印刷製造的模塊有更高的效率。因為雷射刻劃方法精度高，其可能容易受若干處理條件影響，例如玻璃基板上的 粒子或由高溫導致的玻璃基板變形，從而導致低合格率生產量。由於前述原因，存在對用於太陽能板的雷射刻劃裝置及方法進行改良的需要。

發明內容
本發明的一個目的在於提供一種雷射刻劃裝置，以解決上述現有技術中的至少一 個不足。本發明的另一個目的在於提供一種用於太陽能板的雷射刻劃方法，以解決上述現 有技術中的至少一個不足。根據本發明的一方面，提供了一種雷射刻劃裝置包括一腔室、一傳輸帶、一雷射頭 及一第一對吸氣設備及氣刀設備。該腔室包括一輸入門及一輸出門，經由該輸入門及該輸 出門分別輸入及輸出一處理標的。該傳輸帶用於經由該輸入門及輸出門傳遞該處理標的。 該雷射頭安置於該腔室內。該第一對吸氣設備及氣刀設備位於該腔室外且鄰近於該輸入 門，用於清潔及冷卻該處理標的。
根據一實施例，該第一對吸氣設備及氣刀設備位於該傳輸帶上方。根據另一實施例，該第一對吸氣設備及氣刀設備位於該傳輸帶下方。根據另一實施例，該雷射刻劃裝置進一步包括一第二對吸氣設備及氣刀設備，其 中該第一對吸氣設備及氣刀設備位於該傳輸帶上方，且該第二對吸氣設備及氣刀設備位於 該傳輸帶下方。根據另一實施例，該雷射頭位於該傳輸帶上方。根據另一實施例，該雷射頭位於該傳輸帶下方。根據另一實施例，該氣刀設備比該吸氣設備更靠近該輸入門。根據另一實施例，該氣刀設備、該吸氣設備兩者與該傳輸帶之間的距離相等。根據另一實施例，該傳輸帶對準該輸入門及輸出門。根據另一實施例，該傳輸帶包括複數個滾輪。根據本發明的另一方面，提供了一種用於太陽能板的雷射刻劃方法包括以下步 驟在對包含複數個光伏電池的太陽能板執行雷射刻劃處理之前，對該太陽能板進行空氣 清潔及空氣冷卻。根據一實施例，該雷射刻劃方法進一步包括以下步驟使用一對吸氣設備及氣刀 設備對太陽能板進行空氣清潔及空氣冷卻。根據另一實施例，該雷射刻劃方法進一步包括以下步驟使用包含一輸入門及一 輸出門的腔室對該太陽能板執行雷射刻劃處理，其中分別經由該輸入門及該輸出門輸入及 輸出該太陽能板。根據另一實施例，該雷射刻劃方法進一步包括以下步驟使用一傳輸帶來經由該 輸入門及輸出門傳遞該太陽能板。根據另一實施例，該雷射刻劃方法進一步包括以下步驟使用該氣刀設備沿一方 向吹送氣流，該方向與該太陽能板之間具有一介於30度至45度範圍內的夾角。根據另一實施例，該雷射刻劃方法進一步包括以下步驟使用位於傳輸帶上方的 第一對吸氣設備及氣刀設備對該太陽能板進行空氣清潔及空氣冷卻；及使用位於傳輸帶下 方的第二對吸氣設備及氣刀設備對該太陽能板進行空氣清潔及空氣冷卻。根據另一實施例，該雷射刻劃方法進一步包括以下步驟使用第一對吸氣設備及 氣刀設備對該太陽能板的一表面進行空氣清潔及空氣冷卻；及使用第二對吸氣設備及氣刀 設備對該太陽能板的一相反表面進行空氣清潔及空氣冷卻。根據另一實施例，該雷射刻劃方法進一步包括以下步驟使用該氣刀設備來迫使 粒子遠離該太陽能板；及使用該吸氣設備來收集該些粒子。根據以上所述，鄰近於雷射刻劃腔室的輸入門安裝至少一對氣刀設備及吸氣設 備，以預先對太陽能板進行空氣清潔及空氣冷卻，藉此提高雷射刻劃精度並提高生產量合 格率。應理解，前述一般描述及以下詳細描述兩者皆為實例，且旨在提供對如所主張的 本發明的進一步解釋。


為讓本發明的上述和其它目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式的說明如下圖1繪示根據本發明的一實施例的雷射刻劃裝置的側視圖；圖2圖繪示根據本發明的另一實施例的雷射刻劃裝置的側視圖；圖3繪示根據本發明的一實施例的雷射刻劃裝置的俯視圖；圖4繪示如圖3中繪示的雷射刻劃裝置的側視圖；圖5A繪示根據本發明的一實施例的氣刀總成的前視圖；圖5B繪示如圖5A中繪示的氣刀總成的側視圖；圖6A繪示根據本發明的一實施例的空氣吸氣總成的前視圖；及圖6B繪示如在圖6A中繪示的空氣吸氣總成的側視圖。主要附圖標記說明100 雷射刻劃裝置102 腔室102a 輸出門 102b 輸入門104a 雷射頭104b 雷射頭106 太陽能板106a 表面106b 表面108 太陽能板120 傳輸帶120a 滾輪202 腔室202b 輸入門206 太陽能板210 氣刀總成210a 氣刀設備210a 氣刀設備210b 氣刀設備211a氣刀噴嘴211b 氣刀噴嘴212 送風機214 抽氣機220 吸氣總成220a 吸氣設備220b 吸氣設備221a 空氣真空閥221b 空氣真空閥230 傳輸帶
230a 滾筒
具體實施例方式現將詳細參考本發明的目前較佳實施例，其實例在附圖中繪示。在圖式及描述中 使用相同組件符號代表相同或類似部分。參見圖1，其繪示根據本發明的一實施例的雷射刻劃裝置的側視圖。用於處理太 陽能板的雷射刻劃裝置100包括一腔室102、在腔室102內的複數個雷射頭104a、一輸入門 102b及一輸出門102a。輸入門102b允許經由其輸入太陽能板(例如，太陽能板106)。輸 出門102a允許經由其輸出太陽能板(例如，太陽能板108)。一傳輸帶120 (亦即，一系列滾 輪120a)用於將太陽能板(例如，106或108)經由輸入門102b或輸出門102a進行移動。 傳輸帶120對準輸入門102b及輸出門102a兩者，使得太陽能板可經由輸入門102b或輸出 門102a進行移動。太陽能板(例如，106)具有薄膜光伏電池沉積在其一表面(例如，106b) 及一相反的裸玻璃表面(例如，106a)。當太陽能板(例如，108)移入腔室102內時，定位在 傳輸帶上方的雷射頭104a發射雷射束以穿過玻璃基板對薄膜光伏電池進行刻劃(亦即，激 光束先到達裸玻璃表面)。參見圖2，其繪示根據本發明的另一實施例的雷射刻劃裝置的側視圖。圖2與圖1 之間的差異在於雷射頭定位的位置。詳言之，雷射頭104b定位在傳輸帶下方。就此而言， 在太陽能板(例如，106)移入腔室102內之前，太陽能板(例如，106)經定位而使其裸玻璃 表面(例如，106a)面向下方。因此，定位在傳輸帶120下方的雷射頭104b仍發射雷射束以 穿過玻璃基板對薄膜光伏電池進行刻劃(亦即，雷射束先到達裸玻璃表面)。圖3繪示根據本發明的一實施例的具有空氣清潔及空氣冷卻功能的雷射刻劃裝 置的俯視圖，且圖4繪示如圖3中繪示的雷射刻劃裝置的側視圖。為了防止高溫的玻璃基 板及玻璃基板上的粒子幹擾雷射刻劃處理，鄰近於腔室202的輸入門202b安裝一空氣清潔 及空氣冷卻機構。詳言之，在腔室202外鄰近於輸入門202b處安裝至少一對氣刀設備及吸 氣設備。氣刀設備用來迫使粒子遠離該太陽能板，而吸氣設備用來收集該些粒子。此外，氣 流可耗散太陽能板上的熱量。如圖4中所示，一對氣刀設備210a及吸氣設備220a位於傳 輸帶230上方，其由滾輪230a組成；且另一對氣刀設備210b及吸氣設備220b位於傳輸帶 230下方。氣刀設備210a及吸氣設備220a用於空氣清潔及空氣冷卻太陽能板206的上表 面，而氣刀設備210b及吸氣設備220b用於空氣清潔及空氣冷卻太陽能板206的下表面。氣 刀設備(例如，210a)可沿一方向吹送氣流，該方向與太陽能板(例如，206)之間具有一介 於約30度至約45度範圍內的夾角Θ。在此實施例中，氣刀設備(例如，210a或210b)比 吸氣設備(例如，220a或220b)更靠近輸入門202b。此外，氣刀設備(例如，210a)與吸氣 設備(例如，220a)兩者與傳輸帶230之間的距離大致上相等。圖5A繪示根據本發明的一實施例的氣刀總成的前視圖，而圖5B繪示如在圖5A所 繪示的氣刀總成的側視圖。氣刀總成210包括氣刀設備210a及氣刀設備210b，兩者皆由送 風機212進行空氣供應。每一氣刀設備(210a或210b)具有若干氣刀噴嘴(211a或211b)， 該等氣刀噴嘴平行定位以覆蓋太陽能板(例如，106或206)的寬度。圖6A繪示根據本發明的一實施例的空氣吸氣總成的前視圖，而圖6B繪示如圖6A 所示的空氣吸氣總成的側視圖。吸氣總成220包括吸氣設備220a及吸氣設備220b，兩者皆由抽氣機214提供 所需的抽氣負壓。每一吸氣設備(220a或220b)具有若干個空氣真空閥 (221a或221b)，該等空氣真空閥平行定位以覆蓋太陽能板(例如，106或206)的寬度。根據所論述的實施例，鄰近於雷射刻劃腔室的輸入門安裝至少一對氣刀設備及吸 氣設備，以預先對太陽能板進行空氣清潔及空氣冷卻，藉此提高雷射刻劃精度並提高生產
量良率。雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何本領域普通 技術人員，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作各種的更動與潤飾，因此本發明的保護 範圍當視所附的權利要求書所界定者為準。
權利要求
1.一種雷射刻劃裝置，包含一腔室，包含一輸入門及一輸出門，經由該輸入門及該輸出門分別輸入及輸出一處理 標的；一傳輸帶，用於經由該輸入門及該輸出門傳遞該處理標的；一雷射頭，位於該腔室內；及一第一對吸氣設備及氣刀設備，位於該腔室外且鄰近於該輸入門，用於清潔及冷卻該 處理標的。
2.如權利要求1的雷射刻劃裝置，其中該第一對吸氣設備及氣刀設備位於該傳輸帶上 方或下方，且該雷射頭位於該傳輸帶上方或下方。
3.如權利要求1的雷射刻劃裝置，進一步包含一第二對吸氣設備及氣刀設備，其中該 第一對吸氣設備及氣刀設備位於該傳輸帶上方，且該第二對吸氣設備及氣刀設備位於該傳 輸帶下方。
4.如權利要求1的雷射刻劃裝置，其中該氣刀設備比該吸氣設備更靠近該輸入門。
5.如權利要求1的雷射刻劃裝置，其中該氣刀設備、該吸氣設備兩者與該傳輸帶之間 的距離相等。
6.如權利要求1的雷射刻劃裝置，其中該傳輸帶包含複數個滾輪，且對準該輸入門及 輸出門。
7.一種用於太陽能板的雷射刻劃方法，包含以下步驟在對包含複數個光伏電池的一太陽能板執行一雷射刻劃處理之前，對該太陽能板進行 空氣清潔及空氣冷卻。
8.如權利要求7的雷射刻劃方法，進一步包含以下步驟使用一對吸氣設備及氣刀設備來對該太陽能板進行空氣清潔及空氣冷卻；使用該氣刀設備來迫使粒子遠離該太陽能板；及使用該吸氣設備來收集該些粒子。
9.如權利要求8的雷射刻劃方法，進一步包含以下步驟使用包含一輸入門及一輸出門的一腔室來對該太陽能板執行該雷射刻劃處理，且經由 該輸入門及輸出門分別輸入及輸出該太陽能板；使用一傳輸帶來經由該輸入門及輸出門傳遞該太陽能板；及使用該氣刀設備沿一方向吹送氣流，該方向與該太陽能板之間具有一介於30度至45 度範圍內的夾角。
10.如權利要求9的雷射刻劃方法，進一步包含以下步驟使用位於傳輸帶上方的一第一對吸氣設備及氣刀設備來對該太陽能板的一表面進行 空氣清潔及空氣冷卻；及使用位於傳輸帶下方的一第二對吸氣設備及氣刀設備來對該太陽能板的一相反表面 進行空氣清潔及空氣冷卻。
全文摘要
本發明公開了一種用於太陽能板的雷射刻劃裝置及方法。所述裝置包括一腔室、一傳輸帶、一雷射頭及一對吸氣設備及氣刀設備。腔室包括一輸入門及一輸出門，經由輸入門及輸出門分別輸入及輸出一處理標的。傳輸帶用於經由輸入門及輸出門傳遞處理標的。雷射頭位於腔室內。吸氣設備及氣刀設備位於腔室外且鄰近於輸入門，用於清潔及冷卻處理標的。
文檔編號B23K26/36GK102133689SQ20101062270
公開日2011年7月27日 申請日期2010年12月30日 優先權日2009年12月31日
發明者林志明, 許修齊 申請人:杜邦太陽能有限公司