形成多種尺寸光電器件的生產線模塊的製作方法

2023-05-22 01:56:11 2

專利名稱：形成多種尺寸光電器件的生產線模塊的製作方法
技術領域：
本發明的實施例一般涉及到用於形成多種尺寸太陽能電池器件的生產線 模塊。
背景技術：
光電(PV)器件或者太陽能電池是將太陽光轉換成直流(DC)電功率的 器件。典型的薄膜型PV器件或者薄膜太陽能電池具有一個或多個p-i-n結。 每個p-i-n結都包括p型層，本徵層和n型層。當太陽能電池的p-i-n結暴露到 太陽光(由光子的能量構成)時，太陽光就通過PV效應轉換成電力。太陽能 電池可嵌入到較大的太陽能陣列中。太陽能陣列可通過連接大量太陽能電池和 用特定的框架和連接器將其結合到面板上來製造。通常，薄膜太陽能電池包括有源區或光電轉換單元，和設置成前電極和/ 或背電極的透明導電氧化物(TCO)膜。光電轉換單元包括p型矽層，n型矽 層和夾在p型和n型矽層之間的本徵型(i型)矽層。包括微晶矽膜(u c-Si)、 非晶矽膜(a -Si)、多晶矽膜(多晶Si)等的幾種類型的矽膜都可用於形成光 電轉換單元的p型、n型、和/或i型層。背側電極可含有一個或多個導電層。 需要一種形成具有良好界面接觸、低接觸電阻且提供高的整體電器件性能的太 陽能電池的改進工藝。隨著常規能源價格的上漲，需要一種使用低成本太陽能電池器件產生電力 的低成本方式。常規太陽能電池製造工藝是勞動力強度高且具有能影響生產線 產量、太陽能電池成本以及器件產率的多種幹擾。例如，對於特定應用，需要 特定的太陽能電池器件尺寸。常規太陽能電池生產線僅能製造單一尺寸的太陽 能電池器件或者需要顯著的停機時間以人工轉換太陽能電池生產線工藝以適 應不同基板尺寸且製造不同尺寸的太陽能電池器件。由此，需要一種能夠實施 全階段製造工藝來從單個大基板製造多種尺寸太陽能電池器件的生產線。發明內容在本發明的實施例中，用於劃分太陽能電池器件的模塊包括被構成為接收 自系統控制器的指令和將太陽能電池器件傳輸到模塊的劃片臺中的入料傳送 器，被構成為接收自系統控制的指令並將圖案劃到太陽能電池器件第一表面中 的劃片機械裝置，被構成為接收自系統控制器的指令並在第一破裂機械裝置上 方精確定位所劃片的太陽能電池器件的第一定位機械裝置，以及被構成為接收 自系統控制器的指令並升高第一破裂機械裝置的第一致動器。在本發明的另一實施例中，用於劃分被部分處理的太陽能電池器件的方法 包括，接收具有處理表面的基板，在處理表面上形成矽層，在於處理表面上形 成矽層之後將基板劃分成第一和第二部分，和將第一部分傳輸到下一臺中用於 進一步的處理。在本發明的另一實施例中，用於製造太陽能電池器件的系統包括適合於接 收基板的基板接收模塊，具有適合於在基板表面上沉積含矽層的處理室的組合 工具，被構成為在基板表面上沉積背面接觸層的背面接觸沉積室，被構成為將 基板劃分成兩個或多個部分的基板劃分模塊，以及用於控制和協調基板接收模 塊、組合工具、處理室、背面接觸沉積室以及基板劃分模塊中每一個的功能的 系統控制器。在本發明的再一實施例中， 一種處理太陽能電池器件的方法包括清洗基 板以從基板表面去除一種或多種汙染物，在基板表面上沉積光吸收層，從基板 表面上的區域去除至少一部分的光吸收層，在基板表面上沉積背面接觸層，將 基板劃分成兩個或多個部分，在這些部分之一的與背玻璃基板接合的表面上實 施邊緣消減工藝以形成複合結構，以及將接線盒貼附到該複合結構。


因此可通過參考實施例獲得能更詳細理解本發明上述特徵的方式、本發明 更加特定的描述、以上的發明內容，於附圖中示出了一些實施例。但是，將注 意附圖僅示出了本發明的典型實施例，且由於本發明可允許其他等效實施例， 因此不應認為其限制了本發明的範圍。圖1示出了根據在此描述的一個實施例用於形成太陽能電池器件的工藝 順序。圖2示出了根據在此描述的一個實施例的太陽能電池生產線的平面圖。圖3A是根據在此描述的一個實施例的薄膜太陽能電池器件的側視截面圖。圖3B是根據在此描述的一個實施例的薄膜太陽能電池器件的側視截面圖。圖3C是根據在此描述的一個實施例的複合太陽能電池結構的平面圖。 圖3D是圖3C的截面A-A的截面圖。圖3E是根據在此描述的一個實施例的薄膜太陽能電池器件的側視截面圖。圖4A-4E是根據本發明的一個實施例示出劃分模塊順序的示意性平面圖。 圖5A-5C是根據本發明一個實施例示出劃分基板順序的部分劃分模塊的 示意性側視圖。
具體實施方式
本發明的實施例一般涉及到用於使用適合於在形成太陽能電池器件中進 行一個或多個工藝的處理模塊形成太陽能電池器件的系統。在一個實施例中， 該系統適合於通過接收大的未處理基板和實施多次沉積、材料去除、清洗、劃 分、接合和測試工藝形成薄膜太陽能電池器件，以形成多個完成的、功能性的 且測試過的太陽能電池器件，此時可將其裝載運送到終端用戶，用於安裝到所 需位置以產生電力。在一個實施例中，該系統能夠接收單個大的未處理基板並 製造多個較小太陽能電池器件。在一個實施例中，該系統能夠改變由單個大基 板製造的太陽能電池器件的尺寸而不需人工移動或改變任何系統模塊。雖然以 下討論主要描述了矽薄膜太陽能電池器件的形成，但是由於在此描述的裝置和方法也可用於形成、測試和分析其它類型的太陽能電池器件諸如ni-v型太陽能電池、薄膜硫族化物太陽能電池(例如C1GS， CdTe電池)、非晶或納米晶 體矽太陽能電池、光化學型太陽能電池(例如染料敏感型的)、晶體矽太陽能 電池、有機型太陽能電池或其它相似的太陽能電池器件，因此該結構並非旨在 限制本發明的範圍。該系統通常是用來形成被自動材料處理系統互連的太陽能電池器件的自 動處理模塊和自動化設備的布置。在一個實施例中，該系統是完全自動化的太7設計成降低和/或消除對人機互動和/或高勞動強 度處理步驟的需求，以改善器件可靠性、處理可重複性以及所有者的形成工藝 成本。在一種結構中，該系統適合於由單個大基板形成多個矽薄膜太陽能電池 器件且通常包括適合於接收進入的基板的基板接收模塊，具有至少一個適合 於在基板處理表面上沉積含矽層的處理室的一個或多個吸收層沉積組合工具， 適合於在基板的處理表面上沉積背面接觸層的一個或多個背面接觸沉積室，適 合於從每個基板處理表面去除材料的一個或多個材料去除室，用於將被處理基 板劃分成多個較小的被處理基板的一個或多個劃分模塊，太陽能電池封裝裝 置，適合於加熱和暴露複合太陽能電池結構至大於大氣壓的壓力下的熱壓處理(autoclave)模塊，貼裝允許太陽能電池被連接到外部部件的連接元件的接線 盒貼裝區域，以及適合於測試每個完全形成的太陽能電池器件並使其合格的一 個或多個質量保證模塊。該一個或多個質量保證模塊通常包括太陽能模擬器， 參數測試模塊以及分流錯接和鑑定模塊(shunt bust and qualification module )。 圖1示出了處理順序100的一個實施例，其含有多個歩驟(即步驟 102-142)，每一步驟都用於使用在此描述的新的太陽能電池生產線200形成太 陽能電池器件。處理順序100中的該結構、處理歩驟數目以及處理步驟順序並 非旨在限制在此描述的本發明的範圍。圖2是生產線200的一個實施例的平面 圖，其旨在示出一些典型處理模塊和通過系統進行的處理流程，以及系統設計 的其它相關方面，且由此其並非旨在限制在此描述的本發明的範圍。總之，系統控制器290可用於控制在太陽能電池生產線200中的一個或多 個部件。該系統控制器290通常被設計成利於整個太陽能電池生產線200的控 制和自動化且通常包括中央處理單元(CPU)(未示出)，存儲器(未示出)， 和支持電路(或1/0)(未示出)。CPU可以是用在工業裝置中的任何形式計 算機處理器中的一種，用於控制各種系統功能、基板移動、室處理和支持硬體(例如，傳感器，機械手，發動機，燈等)，並監控處理(例如基板支持溫度， 電源變化，室處理時間，1/0信號等)。存儲器連接到CPU，且可以是一個或 多個已經獲得的存儲器，諸如本地或遠程的隨機存取存儲器(RAM)，只讀存 儲器(ROM)，軟盤，硬碟或任何其他形式的數字存儲器。軟體指令和數據可 編碼並存儲在存儲器中用於指示CPU。支持電路也連接到CPU用於以常規方 式支持處理器。該支持電路可包括緩存、電源、時鐘電路、輸入/輸出電路、子系統等。系統控制器290可讀的程序(或計算機指令)確定在基板上執行哪 一項任務。優選地，程序是系統控制器290可讀的軟體，其包括代碼以執行與 移動、支撐和/或定位基板的監測、執行和控制相關的任務，以及在太陽能電 池生產線200中實施的各種處理菜單任務和各種室處理菜單步驟。在一個實施 例中，系統控制器290也含有用於局部控制在太陽能電池生產中的一個或多個 模塊的多個可編程邏輯控制器(PCL)，和處理完整太陽能電池生產線的高級 戰略移動、調度和運行的材料處理系統控制器(例如PLC或標準計算機)。系 統控制器、分配控制結構以及用於在此描述的一個或多個實施例的其他系統控 制結構的實例可在美國臨時專利申請序號No.60/967，077中發現，援引該專利 申請作為參考。
能使用圖1中示出的處理順序形成的太陽能電池300的實例以及太陽能電 池生產線200中示出的部件於圖3A-3E中示出。圖3A是能在以下描述的系統 中形成和分析的單個結非晶或微晶矽太陽能電池300的簡化示意圖，該單個結 非晶或微晶矽太陽能電池300被取向成向著光源或太陽輻射301。太陽能電池 300通常包括基板302諸如玻璃基板、聚合物基板、金屬基板或其它合適的基 板，其上形成有薄膜。在一個實施例中，基板302是尺寸約為2200mmX 2600mm X3mm的玻璃基板。太陽能電池300還包括在基板302上方形成的第一透明 導電氧化物(TCO)層310 (例如氧化鋅(ZnO)、氧化錫(SnO))，在第一 TCO層310上方形成的第一 p-i-n結320，在第一 p-i-n結320上形成的第二 TCO層340，以及在第二TCO層340形成的背接觸層350。為了通過增強光 捕獲提高光吸收，基板和/或其上形成的一個或多個薄膜可任選地通過溼法、 等離子體、離子和/或機械處理來構造。例如，在圖3A中所示出的實施例中， 構造第一 TCO層310，且沉積於其上方的後續薄膜通常採用在下面的表面的 構形。在一種結構中，第一 p-i-n結320可包括p型非晶矽層322，本徵型形 成在p型非晶矽層322上的非晶矽層324，以及形成在本徵層非晶矽層324上 的n型微晶矽層326。在一個實例中，p型非晶矽層322可被形成為約60A至 約300A之間的厚度，本徵型非晶矽層324可被形成為約1500A和約3500A 之間的厚度，和n型微晶半導體層326可被形成為約100A至約400A之間的 厚度。背面接觸層350可包括但不限於選自由Al、 Ag、 Ti、 Cr、 Au、 Cu、 Pt 及其合金或其組合物構成的組的材料。圖3B是太陽能電池300的實施例的示意圖，該300其是被取向為向著光 或太陽輻射301的多結太陽能電池。太陽能電池300包括具有形成於其上的薄 膜的基板302諸如玻璃基板、聚合物基板、金屬基板或其它合適基板。太陽能 電池300還包括形成在基板302上方的第一透明導電氧化物(TCO)層310， 形成在第一 TCO層310上的第一 p-i-n結320，形成在第一 p-i-n結320上的 第二 p-i-n結330，形成在第二 p-i-n結330上的第二 TCO層340，以及形成在 第二TCO層340上的背接觸層350。在於圖3B中示出的實施例中，構造第一 TCO層310，且沉積在其上方的隨後的薄膜通常粉碎其下方的表面的構形。第 一 p-i-n結320包括p型非晶矽層322，形成在p型非晶矽層322上的本徵型 非晶矽層324，和形成在本徵型非晶矽層324上的n型微晶矽層326。在一個 實例中，p型非晶矽層322可被形成為約60A至約300A之間的厚度，本徵型 非晶矽層324可被形成為約1500A和約3500A之間的厚度，和n型微晶半導 體層326可被形成為約IOOA至約400A之間的厚度。第二 p-i-n結330可包括 p型微晶矽層332，形成在p型微晶矽層332上的本徵型微晶矽層334，和形 成在本徵型微晶矽層334上的n型非晶矽層336。在一個實例中，p型微晶矽 層332可被形成為100A至約400A之間的厚度，本徵型微晶矽層334可被形 成為約10000A和約30000A之間的厚度，和n型非晶矽層336可被形成為約 100A至約500A之間的厚度。背接觸層350可包括但不限於選自由Al、 Ag、 Ti、 Cr、 Au、 Cu、 Pt及其合金或其組合物構成的組的材料。
圖3C是示意性示出已經在生產線200中製造的所形成的太陽能電池300 的背表面實例的平面圖。圖3D是於圖3C中示出的部分太陽能電池300的側 視截面圖(見截面A-A)。雖然圖3D示出了與圖3A中描述的結構相似的單個 結電池的截面，但是其並非旨在限制在此描述的本發明的範圍。
如圖3C和3D中所示，太陽能電池300可含有基板302，太陽能電池器件 元件(例如參考數字310-350)， 一個或多個內部電連接(例如側面總線(side buss) 355，交叉總線(cross buss) 356)，接合材料層360，背玻璃基板361 以及接線盒370。接線盒370通常含有通過55和交叉總線356電連接到部分 太陽能電池300的兩個連接點371、 372，其與背接觸層350以及太陽能電池 300的有源區電通訊。在以下討論中為了避免混淆基板302上特別實施的相關 操作，通常將具有設置於其上的一個或多個所沉積層(例如參考數字310-350)和/或一個或多個內部電連接(例如側面總線355，交叉總線356)的基板302 稱作器件基板303。相似地，已經通過接合層360接合到背玻璃基板361的器 件基板303被稱作複合太陽能電池結構304。
圖3E是示出用於在太陽能電池300中形成單個電池382A-382B的各被劃 片區的太陽能電池300的示意性截面圖。如圖3E中所示出的，太陽能電池300 包括透明基板302，第一TCO層310，第一 p-i-n結320和背接觸層350。進 行三次雷射劃片歩驟以製造溝槽381A、 381B和381C，這是形成高效太陽能 電池器件通常需要的。儘管在基板302上一起形成，但是單個電池382A和 382B通過形成在背接觸層350和第一 p-i-n結320中的絕緣溝槽381C相互隔 離。此外，溝槽381B形成在第一 p-i-n結320中以便背接觸層350與第一 TCO 層310電接觸。在-一個實施例中，通過在沉積第一 p-i-n結320和背接觸層350 之前雷射劃片去除一部分第一TCO層310形成絕緣溝槽381A。相似地，在一 個實施例中，通過在沉積背接觸層350之前雷射劃片去除一部分的第一 p-i-n 結320在第一 p-i-n結320中形成溝槽381B。雖然於圖3E中示出了單個結型 太陽能電池，但是該結構並非旨在限制在此描述的本發明的範圍。
一般太陽能電池形成工藝順序
參考圖1和2，工藝順序100通常始於步驟102，該步驟中將基板302裝 載到在太陽能電池生產線200中的裝載模塊202中。在一個實施例中，以原料 的狀態接收基板302，這種狀態下不能很好地控制基板302的邊緣、整體尺寸 和/或清潔(cleanliness)。接收"原料"基板302降低了在形成太陽能器件之 前製備和存儲基板302的成本，且由此降低了太陽能電池器件成本，設備成本 以及最終形成的太陽能電池器件的製造成本。但是，通常，接收具有在步驟 102中"原料"基板被接收到系統中之前已經沉積在基板302表面上的透明導 電氧化物(TCO)層(例如第一TCO層310)的"原料"基板302是有利的。 如果導電層諸如TCO層不沉積在"原料"基板表面上，則不需要在基板302 表面上進行以下將討論的前接觸沉積步驟(步驟107)。
在一個實施例中，基板302或303以順序方式被裝載到太陽能電池生產線 200中，且由此不使用晶片盒或批量形式的基板裝載系統。在工藝順序中在移 動到下一步驟之前需要基板自晶片盒卸載、被處理以及之後被返回到晶片盒的晶片盒形式和/或批量裝載類型的系統浪費時間，且降低了太陽能電池生產線 產量。使用批量處理不利於本發明的某些實施例，諸如由單個基板製造多個太 陽能電池器件。此外，使用批量形式處理順序通常妨礙通過生產線異步流動基 板的使用，相信基板的異步流動在穩定狀態處理期間以及當一個或多個模塊被 降低時可提供提高的基板產量，其中基板被降低是用於維修或者由於錯誤條件 導致。通常，當一個或多個處理模塊被降低以用於維修時，或者甚至在正常操 作期間，由於排隊和裝載基板需要相當顯著的停機時間，因此基於批量或者晶 片盒的方案不能實現在此描述的生產線的產量。
在下一步驟、步驟104中，製備基板302的表面以防止在稍後工藝中的產 率問題。在步驟104的一個實施例中，將基板插入到用於製備基板302或303 邊緣的前端基板接合模塊204中以降低損壞諸如自在隨後處理期間發生的切 割或產生顆粒的可能性。對基板302或303的損傷會影響器件產率以及製造可 用太陽能電池器件的成本。在一個實施例中，前端接合模塊204用於磨圓或者 斜切基板302或303的邊緣。在一個實施例中，金剛石浸漬帶(diamond impregnated belt)或盤用於自基板302或303的邊緣研磨材料。在另一實施例 中，磨輪、噴砂或者雷射燒蝕技術用於從基板302或303邊緣去除材料。
接下來，基板302或303被傳輸到清洗模塊206，其中在基板302或303 上進行歩驟106或基板清洗歩驟，以去除從其表面上發現的任何汙染物。 一般 汙染物可包括在基板形成工藝(例如玻璃製造工藝)期間和/或裝運或存儲基 板302或303期間沉積在基板302或303上的材料。通常，清洗模塊206使 用溼法化學洗滌和清洗歩驟以去除任何不希望的汙染物。
在一個實例中，可進行如下的清洗基板302或303的處理。首先，基板 302或303從傳輸臺或者自動器件281進入到清洗模塊206的汙染物去除部分。 通常，系統控制器290為進入到清洗模塊206的每個基板302設立計時。汙 染物去除部分利用幹的圓柱形刷結合真空系統從基板302的表面移走並提取 出汙染物。接下來，在清洗模塊206中的傳送器將基板302或303傳輸到預 清洗部分，這裡噴射管將溫度例如是5(TC的熱水D1從D1水加熱器分配到基 板302或303表面上。通常，由於器件基板303具有設置於其上的TCO層， 且由於TCO層通常是電子吸收材料，因此Dl說用以避免可能汙染物的任何 痕跡以及TCO層的離子化。接下來，清洗基板302、 303進入衝洗部分。在衝洗部分中，基板302或303用刷子(例如貝綸)和熱水溼法清洗。在一些情況 下，清潔劑(例如AlconoxTM、 CitrajetTM、 DetojetTM、 TranseneTM、和Basic H )、
表面活性劑、pH調節劑以及其他清洗化學試劑可用於從基板表面清洗和去除 不希望的汙染物和顆粒。水再循環系統循環熱的水流。接下來，在清洗模塊 206的最後清洗部分中，在環境溫度下用水清洗基板302或303以去除汙染物 的任何痕跡。最後，在乾燥部分中，使用鼓風機用熱空氣乾燥基板302或303。 在一種結構中，在完成乾燥工藝之後，使用去電離杆(bar)以從基板302或 303去除電荷。
在接下來的步驟、或步驟108中，分離的電池通過劃片處理相互電隔離。 在TCO表面和/或裸玻璃表面上的汙染物顆粒能夠幹擾劃片工序。在雷射劃 片中，例如，如果雷射束穿過該顆粒，則其不能劃出連續的線，且將導致電池 之間的短路。此外，在劃片之後存在於電池的所劃片圖案和/或TCO上的任 何顆粒碎片都會引起分流和層之間的不均勻性。因此，通常需要適當限定且適 當保持的工藝以確保通過該製造工藝去除了汙染物。在一個實施例中，清洗模 塊206可從位於加州Santa Clara市的應用材料股份有限公司的能源和環境解 決部門獲得。
參考圖1和2，在一個實施例中，在進行歩驟108之前，將基板302傳輸 到前端處理模塊(圖2中未示出)，其中在基板302上進行前接觸形成工藝或 歩驟107。在一個實施例中，前端處理模塊與以下討論的處理模塊218相似。 在步驟107中， 一個或多個基板前接觸形成步驟包括一個或多個製備、蝕刻和 /或材料沉積歩驟，其用於在裸太陽能電池基板302上形成前接觸區域。在一 個實施例中，步驟107通常包括一個或多個PVD步驟，其用於在基板302的 表面上形成前接觸區域。在一個實施例中，前接觸區含有透明導電氧化物 (TCO)層，其可含有選自由鋅(Zn)、鋁(Al)、銦(In)、和錫(Sn)構成 的組的金屬元素。在一個實例中，氧化鋅(ZnO)用於形成至少一部分的前接 觸層。在一個實施例中，前端處理模塊是AT0NTMPVD5.7工具，其可從位於 加州Santa Clara市的應用材料股份有限公司獲得，在其中進行一個或多個處 理步驟以沉積前接觸形成臺階。在另一個實施例中， 一個或多個CVD步驟用 於在基板302表面上形成前接觸區域。
接下來，將器件基板303傳輸到劃片模塊208，其中在器件基板303上進
13行歩驟108或者前接觸隔離步驟，以將器件基板303表面的不同區域相互電隔 離。在步驟108中，通過使用材料去除步驟諸如雷射燒蝕處理從器件基板303 表面去除材料。步驟108的成功準則是實現良好的電池-電池和電池-邊緣隔離， 同時最小化劃片面積。在一個實施例中，使用Nd:釩酸鹽(Nd:YV04)雷射源 從器件基板303表面燒蝕材料以形成電隔離器件基板303的一個區域和下一 個的線。在一個實施例中，在步驟108期間使用的雷射劃片工藝使用1064nm 波長脈衝雷射圖案化在基板302上沉積的材料以隔離構成太陽能電池300的 每一個單獨電池(例如參考電池382A和382B)。在一個實施例中，使用從位 於加州Santa Clara市的應用材料股份有限公司獲得的5.7r^基板雷射劃片模塊 以提供簡單可靠的光學器件和基板運動，用於精確電隔離器件基板303表面的 區域。在另一個實施例中，使用水噴射切割工具或金剛石劃片以隔離器件基板 303表面上的各個區域。在一個方面，希望通過使用有源溫度控制硬體組件確 保進入劃片模塊208的器件基板303的溫度是在從約2(TC至約26"C之間範圍 內的溫度，該溫度控制硬體組件含有電阻加熱器和/或冷卻部件(例如熱交換 器，熱電器件)。在一個實施例中，希望控制器件基板303的溫度至約25+/-0.5 。C。
接下來，器件基板303被傳輸到清洗模塊210，其中在進行了電池隔離歩 驟(步驟108)之後，對器件基板303表面進行步驟110或預沉積基板清洗步 驟以去除在器件基板303表面上發現的任何汙染物。通常，在進行電池隔離歩 驟之後，清洗模塊210使用溼法化學洗滌和清洗步驟以去除在器件基板303 上發現的任何不希望的汙染物。在一個實施例中，在器件基板303上進行與在 以上的步驟106中描述的處理相似的清洗處理以去除器件基板303表面上的 任何汙染物。
接下來，器件基板303被傳輸到處理模塊212，其中在器件基板303上進 行包括一個或多個光吸收劑沉積步驟的步驟112。在步驟112中， 一個或多個 光吸收劑沉積步驟可包括一個或多個製備、蝕刻和/或材料沉積步驟，其可用 於形成太陽能電池器件的各個區域。步驟112通常包括一系列的子處理歩驟， 其用於形成一個或多個p-i-n結。在一個實施例中， 一個或多個p-i-n結包括非 晶矽和/或微晶矽材料。通常， 一個或多個處理歩驟在於處理模塊212中發現 的一個或多個組合工具(例如組合工具212A-212D)中進行，以形成在器件
14基板303上形成的太陽能電池器件中的一層或多層。在一個實施例中，在器件 基板303被被傳輸到一個或多個組合工具212A-212D之前將其傳輸到儲存器 (accumulator) 212A中。在一個實施例中，如果太陽能電池器件被形成為包 括多個結，諸如圖3B中示出的串連結(tandemjunction)太陽能電池300，則 在處理模塊212中的組合工具212A適合於形成第一 p-i-n結320和組合工具 212B-212D被構成為形成第二 p-i-n結330。涉及到用於沉積p-i-n結中的一層 或多層的硬體和處理方法的信息也在2008年7月23日提交的美國專利申請序 號No.12/178，289 [代理人案巻號# APPM 11709.P3]和2008年7月9日提交 的美國專利申請序號No.12/170,387 [代理人案巻號#APPM 11710]中也公開 了，在此通過參考將二者併入本文。
在處理順序100的一個實施例中，在進行了步驟112之後進行冷卻步驟或 者歩驟113。冷卻步驟通常用於穩定器件基板303的溫度以確保隨後處理步驟 中每個器件基板303所經歷的處理條件是可重複的。通常，引出處理模塊212 的器件基板303的溫度可變化很多攝氏度且超出溫度50°C，這會引起隨後處 理步驟和太陽能電池性能的變化。
在一個實施例中，在於一個或多個儲存器211中發現的基板支撐位置中的 一個或多個中進行冷卻步驟113。在生產線的一種結構中，如圖2中所示，被 處理器件基板303被設置在一個儲存器211B中達需要的時間周期以控制器件 基板303的溫度。在一個實施例中，在通過生產線繼續下遊步驟之前，系統控 制器290用於通過儲存器211控制器件基板303的定位、計時和移動，以控制 器件基板303的溫度。
接下來，器件基板303被傳輸到劃片模塊214，其中在器件基板303上進 行步驟114或互連形成步驟，以相互電隔離器件基板303表面的各個區域。在 步驟114中，通過使用材料去除步驟諸如雷射燒蝕工藝從器件基板303表面去 除材料。在一個實施例中，使用Nd:釩酸鹽(Nd:YV04)雷射源自基板表面燒 蝕材料以形成墊隔一個太陽能電池和下一個的線。在一個實施例中，使用從位 於加州Santa Clam市的應用材料股份有限公司獲得的5.7ri^基板雷射劃片模塊 以進行精確的劃片工藝。在一個實施例中，在步驟108期間進行的雷射劃片工 藝使用532nm波長脈衝雷射以圖案化沉積在器件基板303上的材料，從而隔 離構成太陽能電池300的單個電池。如圖3E中所示，在一個實施例中，通過使用雷射劃片工藝在第一p-i-n結中形成溝槽381B。在另一實施例中，使用水 噴射切割工具或金剛石劃片以隔離太陽能電池表面上的各個區域。在一個方 面，希望通過使用有源溫度控制硬體組件確保進入劃片模塊214的器件基板 303的溫度是在從約2(TC至約26"C之間範圍內的溫度，該溫度控制硬體組件 含有電阻加熱器和/或冷卻部件(例如熱交換器，熱電器件)。在一個實施例 中，希望控制器件基板303的溫度至約25+/-0.5°C 。
一個實施例中，太陽能電池生產線200具有被設置在劃片模塊214之後的 至少一個儲存器211。在製造期間，儲存器211C可用於提供準備好的基板供 應至接觸沉積室218,和/或提供聚集區域，在這裡，如果接觸沉積室218下 降或者不能跟上劃片模塊214的產量，則能存儲來自處理模塊212的基板。一 個實施例中，通常希望監控和/或積極控制引出儲存器211C的基板溫度以確 保背接觸形成步驟120的結果可重複。在一方面，希望確保引出儲存器211C 或到達接觸沉積室218的基板溫度是從約2CTC至約26C之間範圍內的溫度。 在一個實施例中，希望控制基板溫度至約25+/-0.51:。在--個實施例中，希望 定位能保持至少約80個基板的一個或多個儲存器211C。
接下來，器件基板303被傳輸到處理模塊218，其中在器件基板303上進 行一個或多個基板背接觸形成歩驟、即歩驟118。在步驟118中， 一個或多個 基板背接觸形成步驟可包括用於形成太陽能電池器件背接觸區域的一個或多 個製備、蝕刻和/或材料沉積歩驟。在一個實施例中，歩驟118通常包括用於 在器件基板303表面上形成背接觸層350的一個或多個PVD步驟。在一個實 施例中，可使用一個或多個PVD步驟以形成含有選自由鋅(Zn)、錫(Sn)、 鋁(Al)、銅(Cu)、銀(Ag)、鎳(Ni)、和釩(V)構成的組的金屬層的背 接觸區域。在一個實例中，氧化鋅(ZnO)或鎳釩合金(NiV)用於形成至少 一部分背接觸層305。在一個實施例中，使用從位於加州SantaClam市的應用 材料股份有限公司獲得的ATONTMPVD 5.7工具進行一個或多個處理步驟。在 另一個實施例中， 一個或多個CVD步驟可用於在器件基板303表面上形成背 接觸層350。
在一個實施例中，太陽能電池生產線200具有被定位在處理模塊218之後 的至少一個儲存器211。生產期間，儲存器211D可用於提供準備好的基板供 應至劃片模塊220，和/或提供收集區，這裡，如果劃片模塊220下降或者不能跟上處理模塊218的產量，則能存儲來自處理模塊218的基板。 一個實施例 中，通常希望監控和/或積極控制引出儲存器211D的基板溫度以確保背接觸 形成步驟120的結果可重複。在一方面，希望確保引出儲存器211D或到達接 觸沉積室220的基板溫度是從約2(TC至約26"C之間範圍內的溫度。在一個實 施例中，希望控制基板溫度至約25+/-0.51:。在一個實施例中，希望定位能保 持至少約80個基板的一個或多個儲存器211C。
接下來，器件基板303被傳輸到處理模塊220，其中在器件基板303上進 行步驟120或背接觸隔離步驟以相互電隔離包含在基板表面上的多個太陽能 電池。在步驟120中，使用材料去除步驟諸如雷射燒蝕工藝從基板表面去除材 料。在一個實施例中，使用Nd:釩酸鹽(Nd:YV04)雷射源從器件基板303表 面燒蝕材料以形成電隔離一個太陽能電池和下一個的線。在一個實施例中，使 用從Appplied Materials有限責任公司獲得的5.7n 基板雷射劃片模塊以精確 劃片器件基板303的希望區域。在一個實施例中，步驟120期間進行的雷射劃 片工藝使用532nm波長脈衝雷射以圖案化設置在器件基板303上的材料，以 隔離構成太陽能電池300的單個電池。如圖3E中所示的，在一個實施例中， 通過使用雷射劃片工藝將溝槽381C形成在第一 p-i-n結320和背接觸層350 中。在一個方面中，希望通過使用有源溫度控制硬體組件確保進入劃片模塊 220的器件基板溫度是在約2(TC至約26'C之間範圍內的溫度，該溫度控制硬 件組件含有電阻加熱器和/或冷卻部件(例如熱交換器，熱電器件)。在一個 實施例中，希望控制基板溫度為約25+/-0.5°〇。
接下來，將器件基板303傳輸到質量保證模塊222，其中在器件基板303 上進行步驟122或質量保證和/或分流去除步驟(shunt removal step)以確保 在基板表面上形成的器件滿足所希望的質量標準以及在一些情況下校正所形 成器件中的缺陷。在步驟122中，探針器件通過使用一個或多個基板接觸探針 用於測試所形成太陽能電池器件的質量和材料特性。在一個實施例中，質量保 證模塊222在太陽能電池的p-i-n結處放出低亮度光且使用一個或多個探針一 側是電池輸出，從而確定所形成太陽能電池器件的電特性。如果模塊檢測所形 成器件中的缺陷，則其採取校正動作以固定器件基板303上所形成太陽能電池 中的缺陷。在一個實施例中，如果發現短路或其它相似缺陷，則希望產生基板 表面上區域之間的反向偏置以控制和/或校正太陽能電池器件的一個或多個缺陷形成區域。在校正工藝期間，反向偏置通常傳輸足夠高以引起將被校正的
太陽能電池中的缺陷的電壓。 一個實例中，如果在器件基板303按照規則隔離
的區域之間發現短路，則反向偏置的量值會被升高至引起隔離區域之間區域中 的導電元件改變相位、分解、或以一些方式改變等級，以消除或降低電短路的
量值。在工藝順序100的一個實施例中，質量保證模塊222和工廠自動化系統 一起使用以解決在質量保證測試期間在所形成的器件基板303中發現的質量 問題。 一種情況下，器件基板303可被發送回處理順序中的上遊，以允許在器 件基板303上重新進行一個或多個製造步驟(例如背接觸隔離步驟(步驟 120))，以通過被處理器件基板303校正一個或多個質量問題。
接下來，器件基板303任選地被傳輸到基板劃分模塊224，其中使用基板 劃分步驟124將器件基板303切割為多個較小器件基板303，以形成多個較小 太陽能電池器件。在步驟124的一個實施例中，器件基板303被插入到基板劃 分模塊124中，其使用CNC玻璃切割工具以精確切割和劃分器件基板303， 從而形成所需尺寸的太陽能電池器件。在一個實施例中，器件基板303被插入 到切割模塊224中，其使用玻璃劃片工具以精確劃線器件基板303的表面。器 件基板303此時沿著所劃的線破裂以產生完成太陽能電池器件所需的希望尺 寸和數量的部分。
一個實施例中，太陽能電池生產線200適合於接收(歩驟102)和處理5.7m2 或更大的基板302或者器件基板303。 一個實施例中，在步驟124期間，這些 大面積基板302被部分地處理且之後被劃分成四個1.4m2的器件基板303。在 一個實施例中，系統被設計成處理大器件基板303 (例如TCO塗覆的2200mm X2600mmX3mm的玻璃)並產生各種尺寸的太陽能電池器件而不需要另外的 裝置或處理步驟。目前，非晶矽(a-Si)薄膜工廠必須具有一條用於每一種 不同尺寸太陽能電池器件的生產線。在本發明中，製造線能快速轉換以製造不 同尺寸的太陽能電池器件。在本發明的一個方面中，製造線能通過在單個大基 板上形成太陽能電池器件和之後劃分該基板以形成更優選尺寸的太陽能電池 來提供高的太陽能電池器件產量，這通常以兆瓦/每年測量。
生產線200的一個實施例中，線的前端(FEOL)(例如步驟102-122)被 設計成處理大面積器件基板303 (例如2200mmX2600mm)，切線的後端 (BEOL)被設計成進一歩處理通過使用劃分工藝形成的大面積器件基板303
18或多個較小器件基板303。在該結構中，剩餘製造線接收並進一步處理各種尺 寸。具有單個輸入的輸出的適應性在太陽能薄膜工業中是唯一的且在主要開支
中提供明顯節約。由於太陽能電池器件製造商能購買較大數量的尺寸可製造各 種尺寸模塊的單個玻璃，因此用於輸入玻璃的材料成本也較低。
在一個實施例中，步驟102-122可被構成為使用適合於在大器件基板303 諸如2200mmX2600mmX3mm玻璃器件基板303上進行工藝步驟和向上的步 驟124能適合於製造各種較小尺寸太陽能電池器件，而不需要另外的裝置。在 另一實施例中，步驟124被設置在步驟122之前的工藝順序200中，以便能 最初劃分大器件基板303以形成多個單獨太陽能電池，之後一次一個地或者作 為一個組(即一次兩個或多個)對其進行測試和表徵。這種情況下，步驟102-121 被構成為使用適合於在大器件基板303諸如2200mmX2600mmX3mm玻璃基 板上實施工藝步驟的裝置，且向上的歩驟124和122適合於製造各種較小尺寸 的模塊，而不需另外的裝置。以下在名稱為"基板劃分模塊和工藝"的部分中 將列出示範性基板劃分模塊224更詳細的描述。
向回參考圖1和2，器件基板303接下來被傳輸到封口機/邊緣消除模塊 226，其中使用基板表面和邊緣製備步驟126以製備器件基板303的各表面以 防止稍後在工藝中的產率問題。在步驟126的一個實施例中，器件基板303 被插入到封口機/邊緣消除模塊226中以製備器件基板303的邊緣，從而定形 和製備器件基板303的邊緣。對器件基板303邊緣的損傷會影響器件產率以及 製造可用太陽能電池器件的成本。在另一實施例中，封口機/邊緣消除模塊 226用於從器件基板303邊緣去除所沉積材料(例如10mm)，以提供用於在 器件基板303和背側玻璃之間形成可靠密封的區域(即以下討論的步驟 134-136)。從器件基板303邊緣去除材料也可用於防止在最終形成的太陽能電 池中的電短路。
在一個實施例中，金剛石浸漬帶或盤用於從器件基板303邊緣區域研磨所 沉積材料。在另一實施例中，磨輪用於從器件基板303的邊緣區域研磨所沉積 材料。在另一實施例中，雙磨輪用於從器件基板303邊緣去除所沉積材料。在 再一實施例中，可使用噴砂或雷射燒蝕技術以從器件基板303邊緣去除所沉積 材料。在一個方面，封口機/邊緣消除模塊226用於通過使用定形磨輪、傾斜 且對準的砂帶磨光機和/或砂輪磨圓或斜切器件基板303邊緣。接下來，將器件基板303傳輸到預篩選(pre-screen)模塊228，其中在器 件基板303上進行可選的預篩選步驟128以確保在基板表面上形成的器件滿 足所需的質量標準。在步驟128中，發光光源和探針器件用於通過使用一個或 多個基板接觸探針測試所形成的太陽能電池器件的輸出。如果模塊228檢測所 形成器件中的缺陷，則其能夠採取校正動作或者太陽能電池被廢棄。
接下來，器件基板303被傳輸到清洗模塊230，其中在進行步驟122-128 之後在器件基板303上進行歩驟130或預疊層板清洗歩驟以去除在基板303 表面上發現的任何汙染物。通常，在進行所有電池隔離步驟之後，清洗模塊 230使用溼法化學洗滌和清洗步驟以去除在基板表面上發現的任何不希望的 汙染物。在一個實施例中，在基板303上進行與歩驟106中描述的工藝相似的 清洗工藝以去除基板303表面上的任何汙染物。
接下來，將基板303傳輸到接合引線連接模塊231，其中在基板303上進 行步驟131或接合引線連接步驟。步驟131用於連接將各外部電部件連接至所 形成的太陽能電池器件所需的各引線/導線。通常，接合引線連接模塊231 是自動引線接合工具，其通常需要形成在生產線200中形成的大的太陽能電 池。在一個實施例中，接合引線連接模塊231用於在所形成的背接觸區域上形 成側總線355 (圖3C)和交叉總線356 (步驟118)。該結構中，側面總線355 可以是導電材料，其可被固定、接合和/或熔融到在背接觸區域中發現的背接 觸層350上，以形成良好電接觸。在一個實施例中，側面總線355和交叉總線 356每一個都包括金屬帶，諸如銅帶、鎳塗覆的銀帶、銀塗覆的鎳帶、鋅塗覆 的銅帶、鎳塗覆的銅帶或可承載通過太陽能電池傳輸的電流或者可靠地接合到 背接觸區域中金屬層的其它導電材料。在一個實施例中，金屬帶寬在約2mm 和約10mm之間，和厚度在約lmm和約3mm之間。在結點處電連接到側面 總線355的交叉總線356能通過使用絕緣材料357諸如絕緣帶與太陽能電池 的背接觸層電隔離。每個交叉總線356的端部通常都具有用於連接側面總線 355和交叉引線356至接線盒370中發現的電連接的一個或多個導線，其用於 將所形成的太陽能電池連接到其他外部電部件。焊接總線至薄膜太陽能模塊的 其他信息在美國臨時專利申請序號No.60/967,077、在美國臨時專利申請序號 No.60/023，810和在美國臨時專利申請序號No.61/032,005中公開了，在此通過 參考將其併入本文。在下一步驟、即步驟132中，製備接合材料360 (圖3D)和"背玻璃" 基板361用於傳輸到太陽能電池形成工藝(即工藝順序IOO)中。製備工藝通 常在玻璃貯存模塊232中進行，這通常都包括材料製備模塊232A，玻璃裝載 模塊232B和玻璃清洗模塊232C。背玻璃基板361通過使用疊層工藝(以下 討論的步驟134)被接合到在以上的歩驟102-步驟130中形成的器件基板303 上。 一般，步驟132需要製備將被設置在背玻璃基板361和器件基板303上 所沉積層之間的聚合物材料，以形成氣密性密封，從而防止在其使用期限期間 環境侵蝕太陽能電池。參考圖2，步驟132通常包括一系列子步驟，其中在材 料製備模塊232A中製備接合材料360，此時接合材料360被設置在器件基板 303上方，背玻璃基板361被裝載到裝載模塊232B且通過使用清洗模塊232C 而衝洗，且背玻璃基板361被設置在接合材料360和器件基板303上方。
在-個實施例中，材料製備模塊232A適合於接收箔片形式的接合材料360 且進行一次或多次切割操作以提供接合材料諸如聚乙烯丁縮醛(PVB)或者乙 烯乙烯基醋酸鹽(EVA)，其尺寸被設置成在背玻璃和在器件基板303上形成 的太陽能電池之間形成可靠密封。 一般，當使用聚合物的接合材料360時，希 望控制太陽能電池生產線的溫度(例如16-18。C)和相對溼度(例如RH20-22 %)，這裡，存儲接合材料360並將其集成為太陽能電池器件以確保在接合模 塊234中形成的接合屬性可重複且聚合物材料的尺寸是穩定的。通常希望在用 於溫度和溼度受控區域(例如T二6-8"C， RH20-22%)中之前存儲接合材料。 當形成大的太陽能電池時，在接合器件中疊置各部件的容限(歩驟134)是個 問題，因此需要精確控制接合材料特性和切割工藝容限以確保形成可靠的氣密 密封。在一個實施例中，由於PVB的UV穩定性、溼氣抵抗性、熱循環、良 好的US防火等級、與Intl Building Code的一致性、低成本和可重新利用的熱 塑特性，因此使用PVB是有利的。在歩驟132的一部分中，接合材料360使 用自動機械設備被傳輸且被定位到器件基板303的背接觸層350、側面總線 355 (圖3C)、和交叉總線356 (圖3C)元件上方。器件基板303和接合材料 360此時被定位以接收背玻璃基板361，能通過使用與定位接合材料360相同 的自動機械設備或者第二自動機械設備將其設置於其上。
在一個實施例中，在將背玻璃基板361定位在接合材料360上方之前，對 背玻璃基板361進行一個或多個製備步驟以確保隨後的密封工藝和根據需要
21形成最後的太陽能產品。在一種情況下，背玻璃基板361以"原料"狀態被接
收，"原料"狀態下沒有適當地控制基板361的邊緣、整體尺寸和/或清潔。
接收"原料"基板降低了在形成太陽能器件之前製備和存儲基板的成本且由此 降低了太陽能電池器件成本、設備成本以及最終形成的太陽能電池器件的製造
成本。在步驟132的一個實施例中，在進行背玻璃基板清洗步驟之前在接合模 塊(例如封口機204)中製備背玻璃基板361表面和邊緣。在步驟232的下一 子步驟中，將背玻璃基板361傳輸到清洗模塊232B，其中在基板361上進行 基板清洗步驟以去除在基板361表面上發現的任何汙染物。一般汙染物包括在 基板形成工藝(例如玻璃製造工藝)期間和/或裝運基板361期間沉積在基板 361上的材料。通常，清洗模塊232B使用溼法化學洗滌或衝洗步驟以去除如 上討論的任何不希望的汙染物。製備的背玻璃基板(back glass substrate) 361 此時通過使用自動化機械裝置被設置在接合材料和部分器件基板303上方。
接下來，器件基板303、背玻璃基板361以及接合材料360被傳輸到接合 模塊234，其中進行歩驟134或疊層步驟以將背側玻璃基板361接合到於上述 步驟102-130中形成的器件基板上。在步驟134中，接合材料360諸如聚乙烯 丁縮醛(PVB)或者乙烯乙烯基醋酸鹽(EVA)被夾入到背側玻璃基板361和 器件基板303之間。使用各種加熱元件和在接合模塊234中發現的其他器件將 熱和壓力施加到結構以形成接合且密封的器件。器件基板303、背玻璃基板361 和接合材料360由此形成了複合太陽能電池結構304 (圖3D)，其至少部分地 密封了太陽能電池器件的有源區。在一個實施例中，形成在背玻璃基板361 中的至少一個孔通過接合材料360保持至少部分未被覆蓋，以允許部分交叉總 線356或側面總線355保持暴露，以在未來步驟(即步驟138)中對太陽能電 池結構304的這些區域製作電連接。
接下來，複合太陽能電池結構304被傳輸到熱壓處理模塊236中，其中對 複合太陽能電池結構304進行步驟136或熱壓處理歩驟，以去除在接合結構中 捕獲的氣體並確保在步驟134期間形成的良好接合。在歩驟134中，鍵和太陽 能電池結構304被插入到熱壓處理模塊的處理區域，在這裡傳輸熱和高壓氣體 以降低捕獲氣體量並提高在器件基板303、背玻璃基板和接合材料360之間的 接合特性。在熱壓處理中進行的處理也用於確保玻璃和接合層(即PVB層) 中的應力受到進一歩控制以防止未來由於在接合/疊層工藝期間引入的應力導致的氣密密封故障或玻璃故障。在一個實施例中，希望加熱器件基板303、
背玻璃基板361和接合材料360至引起所形成太陽能電池結構304中一個或 多個部件中應力釋放的溫度。
接下來，將太陽能電池結構304傳輸到接線盒連接模塊238中，其中在所 形成的太陽能電池結構304上進行接線盒連接步驟138。使用在步驟138中使 用的接線盒連接模塊238在部分所形成的太陽能電池上裝配接線盒370 (圖 3C)。所裝配的接線盒370用作將連接到所形成的太陽能電池的外部電部件諸 如其他太陽能電池或電力網與內部電連接點諸如導線之間的界面，在步驟i31
期間形成。在一個實施例中，接線盒370含有一個或多個連接點371、 372，
以使所形成的太陽能電池能容易地且系統地連接到其他外部器件，以傳輸所產
生的電功率。
接下來，太陽能電池結構304被傳輸到器件測試模塊240，其中在太陽能 電池結構304上進行器件篩選(device screening)和分析步驟140，以確保形 成在太陽能電池結構304表面上的器件滿足所需的質量標準。在一個實施例 中，器件測試模塊240是太陽能模擬模塊，其用於是一個或多個所形成太陽能 電池的輸出合格並對其進行測試。歩驟140中，發光源和探針器件用於通過使 用一個或多個自動化部件測試所形成太陽能電池器件的輸出，該自動化部件適 合於製作與在接線盒370中端子的電接觸。如果模塊檢測到所形成器件中的缺 陷，則其能採取校正動作或能廢棄太陽能電池。
接下來，太陽能電池結構304被傳輸到支持結構模塊241，其中在太陽能 電池結構304上進行支持結構安裝步驟141，以提供完成的太陽能電池器件， 其具有連接到使用步驟102-140形成的太陽能電池結構304的一個或多個安裝 元件，從而完成在用戶位置能容易安裝且快速組裝的太陽能電池器件。
接F來，太陽能電池結構304被傳輸到卸載模塊242，其中在基板上進行 步驟142或器件卸載步驟，以從太陽能電池生產線200去除所形成的太陽能電 池。
在太陽能生產線200的一個實施例中，在生產線中的中的一個或多個區域 被設置在清潔的室環境中，以降低或防止汙染物影響太陽能電池器件產率和可 使用壽命。在一個實施例中，如圖2中所示，在模塊周圍設置級別為10000 的清潔室空間250用於進行步驟108至118和步驟130-134。
23基板劃分模塊和處理
在基板劃分歩驟124期間進行的基板劃分模塊224和處理順序用於將大 的、部分處理的器件基板303 (即具有沉積於其上的一個或多個薄矽膜的基板) 劃分成兩個或多個器件基板303，用於進一步處理成太陽能模塊。在一個實施 例中，基板劃分模塊接收2600mmX2200mm的器件基板303並將其劃分成兩 個1300mmX2200mm的器件基板303用於進一步的處理。在一個實施例中， 基板劃分模塊接收2600mmX2200mm的器件基板303並將其劃分成兩個 2600mmX1100mm的器件基板303用於進一步的處理。在一個實施例中，基 板劃分模塊接收2600mm X 2200mm的器件基板303並將其劃分成四個 1300mmX 1100mm的器件基板303用於進一步的處理。
在一個實施例中，系統控制器290 (圖2)控制由基板劃分模塊224製造 的器件基板303的部分的數量和尺寸。因此，系統控制器290將指令發送到順 序100中的所有下遊處理(圖1)，用於協調對下遊模塊的處理和調整，從而 不管所製造的部分的尺寸，適應並進一步處理由基板劃分模塊製造的器件基板 303的部分。
圖4A-4E是根據基板劃分模塊224的一個實施例劃分器件基板303的順 序的頂視平面示意圖。參考圖4A，入口傳送器410傳送器件基板303至劃片 臺420。在一個實施例中，具有沉積於其上的薄膜的器件基板303的那一側是 面向上的。劃片傳送器422在劃片臺420中定位器件基板用於劃片。在劃片臺 420中，如圖4B中所示，根據器件基板303的編程劃分，經由劃片機械裝置 424在器件基板303上表面上劃片圖案。在一個實施例中，入口傳送器410、 劃片傳送器42和劃片機械裝置424經由系統控制器290 (圖2)受到相互的 以及順序IOO (圖l)中其它操作的控制和調整。
在一個實施例中，劃片機械裝置424是機械的劃片裝置，諸如機械的劃片 輪。在一個實施例中，劃片機械裝置424是光學劃片裝置，諸如雷射劃片裝置。 不管所採用劃片裝置424的類型，應當注意，劃片裝置必須完全通過沉積在器 件基板303處理表面上的任何膜進行切割並清楚地劃出下部玻璃上表面的線。
被劃線的器件基板303此時經由劃片臺傳送器422被部分傳輸到交叉傳輸 臺430中，如圖4C中所示。用劃片臺傳送器422經由系統控制器290調整第 一傳輸臺傳送器432以適當定位器件基板303。圖5A-5C示意性示出了根據本破裂被劃線器件基板303的工藝。參考圖4C和5A，被 劃線器件基板303被定位在輥426上方以使沿著X軸劃出的線被直接設置在 輥426上方。輥426此時被升高且被設置成與器件基板303下表面接觸，如 圖5B中示意性示出的。如圖5C中示意性描述的，輥426被升高，向器件基 板303下表面沿著所劃的線且垂直於器件基板303的平面施加一個抬升力，導 致沿著所劃線清楚地破裂。
在一個實施例中，輥426是延伸器件基板303長度的填塞的柱形輥。輥 426通過致動器428升高。 一個實施例中，致動器428是電力的、水力的或者 是風力的發動機。在一個實施例中，致動器428可以是水力的或風力的圓筒。 在一個實施例中，致動器428通過系統控制器290控制和調整。
接下來，如圖4D中所示，基板器件303的第一部分303A經由第一傳輸 傳送器432被完全裝載到交叉傳輸臺(cross transfer station) 430中。接下來， 第二傳輸傳送器434與引出傳送器440結合傳輸第一部分303A部分地進入到 引出傳送器440，如圖4E中所示。用引出傳送器440經由系統控制器290調 整第二傳輸臺傳送器434以適當定位器件基板部分303A。參考圖4E和5A， 被劃線劃分的器件基板303A被定位在輥426上方以使沿著Y軸劃出的線直接 位於輥426上方。此時升高輥426並將其設置成與所劃分的器件基板303A的 下表面接觸，如圖5B中示意性示出的。如圖5C中示意性描述的，升高輥426 以沿著所劃線並垂直於器件基板部分303A的平面對器件基板部分303A的下 表面施加抬升力，以獲得沿著所劃線清楚的破裂。結果是基板部分303A被劃 分成兩個較小器件基板部分303C和303D。此時每個基板部分303C和303D 經由第二傳輸傳送器434和引出傳送器440被傳輸到隨後的模塊中用於進一 步處理。此時重複上述處理用於器件基板部分303B。
儘管上述實施例示出了用於將單個基板器件303劃分成四個較小部分的 工藝和裝置，但是，很明顯，通過調整劃片機械裝置424僅在X軸或Y軸上 劃單條線和僅進行單次破裂處理，也同樣可實施實施例用於將單個基板器件 303劃分成兩個較小部分。
雖然前述內容針對本發明的實施例，但是可設計出本發明其他和進一步的 實施例而不脫離其基本範圍，且其範圍由權利要求限定。
權利要求
1.一種用於劃分太陽能電池器件的模塊，其包括入料傳送器，其被構成為接收自系統控制器的指令並將太陽能電池器件傳輸到模塊的劃片臺；劃片機械裝置，其被構成為接收自系統控制器的指令並將圖案劃到太陽能電池器件的第一表面中；第一定位機械裝置，其被構成為接收自系統控制器的指令並在第一破裂機械裝置上方精確定位被劃線的太陽能電池器件；和第一致動器，其被構成為接收自系統控制器的指令並升高第一破裂機械裝置。
2. 如權利要求1的模塊，還包括交叉傳輸臺，其具有傳送器和第二定位機械裝置，其中傳送器被定位成 從第一定位機械裝置接收太陽能電池器件的一部分，且其中第二定位機械裝置 被構成為接收自系統控制器的指令並精確定位在第二破裂機械裝置上方的太 陽能電池器件的該部分；第二致動器，其被構成為接收自系統控制器的指令並升高第二破裂機械 裝置；和出料傳送器，其被設置成接收太陽能電池器件的上述部分的一部分。
3. 如權利要求2的模塊，其中第一和第二破裂機械裝置是延長的輥。
4. 如權利要求3的模塊，其中第一破裂機械裝置沿著第一軸延伸和第二破 裂機械裝置沿著第二軸延伸，且其中第一和第二軸基本上相互垂直。
5. 如權利要求1的模塊，其中劃片機械裝置是機械劃片輪。
6. 如權利要求1的模塊，其中劃片機械裝置是雷射劃片器件。
7. —種劃分部分處理的太陽能電池器件的方法，包括 接收具有處理表面的基板； 在處理表面上形成矽層；在處理表面上形成矽層之後將基板劃分成第一和第二部分；和 將第一部分傳輸到下一臺用於進一歩處理。
8. 如權利要求7的方法，其中劃分基板包括在處理表面上形成矽層之後將第一線劃分到基板表面中；和 激勵破裂機械裝置以沿著第一條線破裂基板。
9. 如權利要求8的方法，其中劃出第一線包括完全穿過矽層且進入處理表 面中劃出線。
10. 如權利要求8的方法，還包括將第二線劃入到處理表面中，其中第二 線基本上垂直於第一線。
11. 如權利要求10的方法，還包括定位與第二破裂機械裝置相鄰的基板的 第一部分以使所劃的第二線基本上與第二破裂機械裝置的軸成一直線。
12. 如權利要求11的方法，還包括激勵第二破裂機械裝置以沿著所劃的第 二線破裂第一部分。
13. 如權利要求11的方法，其中處理表面具有大於約1.4n^的表面積。
14. 一種製造太陽能電池器件的系統，包括 適合於接收基板的基板接收模塊；具有適合於在基板表面上沉積含矽層的處理室的組合工具； 背接觸沉積室，其被構成為在基板表面上沉積背接觸層； 基板劃分模塊，其被構成為將基板劃分成兩個或多個部分；和 系統控制器，用於控制和協調每一個基板接收模塊、組合工具、處理室、 背接觸沉積室和基板劃分模塊的功能。
15. 如權利要求14的系統，其中基板劃分模塊包括CNC玻璃切割器。
16. 如權利要求14的系統，其中基板劃分模塊包括被構成為將線劃到基板 表面中的劃片臺，被構成為沿著該線破裂基板的破裂臺，和用於定位基板以使 被劃到基板中的線基本上與破裂機械裝置對準的定位機械裝置。
17. 如權利要求16的系統，其中基板劃分模塊還包括第二定位機械裝置， 用於定位與第二破裂機械裝置相鄰的基板部分中的一個，以使第二破裂機械裝 置基本上與劃到基板中的第二條線對準。
18. —種處理太陽能電池器件的方法，包括 清洗基板以從基板表面去除一個或多個汙染物； 在基板表面上沉積光吸收層； 從基板表面上的區域去除至少一部分光吸收層； 在基板表面上沉積背接觸層；將基板劃分成兩個或多個部分； 在一個部分的表面上進行邊緣消除處理； 將背玻璃基板接合到一個部分的表面以形成複合結構；和 將接線盒連接到該複合結構。
19. 如權利要求18的方法，其中劃分基板包括將第一條線劃到基板中，使 第一條線與第一破裂機械裝置對準和沿著該第一條線破裂基板。
20. 如權利要求19的方法，其中劃分基板還包括將第二條線劃到基板中， 使第二條線與第二破裂機械裝置對準，以及沿著第二條線破裂基板，其中第一 條線基本上垂直於第二條線。
全文摘要
本發明一般涉及到劃分定位在自動化太陽能器件製造系統內的劃分模塊。該太陽能電池器件製造系統適合於接收單個大基板和由該單個大基板形成多個矽薄膜太陽能電池器件。
文檔編號B26D3/06GK101541486SQ200880000176
公開日2009年9月23日 申請日期2008年8月29日 優先權日2007年8月31日
發明者丹尼·卡姆·託恩·魯, 喬伊·胡, 埃裡克·A·恩格爾哈特, 尼古拉斯·G·J·德弗裡, 崔壽永, 布賴斯·沃克, 帕裡斯·霍金斯, 戴維·坦納, 史蒂芬·P·墨菲, 斯魯傑爾·帕特爾, 方·梅, 李利偉, 傑弗裡·S·沙利文, 查爾斯·蓋伊, 泰·K·王, 溫·胡·羅, 潘查拉·N·坎卡納拉, 特雷莎·特羅布裡奇, 米歇爾·R弗賴, 約翰·M·懷特, 羅伯特·Z·巴克拉克, 舒然·沈, 蘇傑發, 蔡用起, 詹姆斯·克雷格·亨特, 阿薩夫·施萊辛格, 雅科夫·埃爾格, 馬修·J·B·桑德斯 申請人:應用材料股份有限公司