CN101796481A - 光电生产线 - Google Patents

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蔡容基
崔寿永
尼古拉斯·G·J·德弗里
雅科夫·埃尔格
埃里克·A·恩格尔哈特
米歇尔·R·弗赖
查尔斯·盖伊
帕里斯·霍金斯
乔伊·胡
詹姆斯·克雷格·亨特
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Abstract

本发明涉及利用适以在形成太阳能电池的处理中执行一或多个步骤的处理模块来形成光电装置或太阳能电池的系统。自动化太阳能电池工厂一般配置有用来形成太阳能电池的自动化处理模块和自动化设备。此自动化太阳能电池工厂因此大致包含一基板接收模块，用来接收基板；一或多个吸收层沉积群集工具，具有至少一个处理腔室可沉积含硅层在基板表面上；一或多个背接触沉积腔室；一或多个材料移除腔室；太阳能电池封装装置；热压釜模块；自动化接线箱附接模块；和一或多个质量确保模块，适以测试及合格化已完全形成的太阳能电池装置。

Description

光电生产线
发明背景
发明领域
本发明大致涉及用来形成太阳能电池装置的生产线的设计与配置。本发明也涉及适用于形成太阳能电池装置的多种设备和工艺的设计和选择。
相关技术说明
光电(PV)装置或太阳能电池为可直接将阳光转换为直流电(DC)电能的装置。最常见的薄膜类型PV装置，或薄膜太阳能电池具有一或多个p-i-n结。每一p-i-n结包含p-型层、本征层和n-型层。当太阳能电池的p-i-n结暴露在阳光下(由来自光子的能量组成)，日光即经过光电效应而被转变成电能。也可将太阳能电池贴成大型太阳能阵列。透过连接数个太阳能电池并将其依据各自的框与连接器加以连接即可创造出太阳能电池阵列。
一般来说，薄膜太阳能电池包括多个有源区和可作为一前侧电极和/或一背侧电极的透明导电氧化物(TCO)膜。此光电转换单元包括一p-型硅层、一n-型硅层和一夹设在该p-型硅层与n-型硅层之间的本征型(i-型)硅层。可使用数种类型的硅膜(包括微晶硅膜(μc-Si)、非晶硅膜(a-Si)多晶硅膜(poly-Si)等)来形成此光电转换单元的p-型层、n-型层和本征型i-型层。背侧接点可包括一或多个导电层。亟需一种可用来形成具有良好接口接点、低接触电阻的太阳能电池的改良工艺，以提供具有优选整体电效能的太阳能电池。
随着传统能源价格上扬，需要一种可以低成本太阳能电池来发电的低成本方法。传统的太阳能电池制造方法价格高昂且劳动力密集，且需中断数次，因而影响生产线的产出率、太阳能电池成本与电池产率。传统的太阳能电池制造方法包含许多手工操作，导致一电池性质与另一电池性质间出现差异。这些手工操作属于劳动力密集作业，耗时且价昂。因此需要太阳能电池基板可连续、不中断地通过一太阳能电池生产线，以降低成本并改善电池产率。因此，亟需一种生产线或系统，其可执行用来制造太阳能电池的所有工艺相(时期)。
此外，还需要一种用来在太阳能电池工艺的不同时期中进行测试的设备与方法，以确保在生产线中是以可重复地方式形成太阳能电池。此外，还需要可表征部分所形成太阳能电池的特性的测试模块，该模块确保太阳能电池的效能落在想要的效能范围，以及用以形成太阳能电池的步骤的组合可创造出一种可满足太阳能电池制造商对太阳能电池的功能和效率规格要求的太阳能电池装置。
发明内容
本发明一实施方式提出一种用以形成太阳能电池的系统，包含一或多个群集工具，其具有至少一个处理腔室适以沉积含硅层在第一基板的表面上；第一划线装置，适以从该第一基板的该表面上移除一部分的含硅层；一测试模块，适以对在该系统内执行的一或多个处理进行特性分析，其中该测试模块包含一基板支撑件，一测量装置(与二或更多个接脚电连通，该些接脚配置成可接触设置在该基板支撑件上的该第一基板的该表面上的至少两点位置)，一视觉系统，其位置可观看该第一基板的该表面，和一致动器，适以相对于该二或更多个接脚来将该第一基板放置在该基板支撑件上。
本发明实施方法还可提供一用于形成太阳能电池的系统，其包括：一或多个群集工具，其具有至少一个处理腔室，适以沉积一含硅层在一第一基板的一表面上；一或多个沉积腔室，适以沉积一导电层到该含硅层上；及一连接线附接模块，包含：一基板搬运装置，适以将该基板从一第一位置传送到一第二位置；一视觉系统，其经设置以观看该基板的该表面；二或更多个导电元件沉积装置，每一该导电元件沉积装置适以在当该基板搬运装置将该基板由该第一位置移动到该第二位置时，实质地同时放置一导电元件到形成在该基板的该表面上的该导电层上；以及二或更多个焊接点，其可经设置以提供热至设置在该导电层上的每一导电元件的二或更多个区域。
本发明实施方法还可提供一用于形成一太阳能电池的系统，其包括：一第一划线装置，适以移除于一基板的一表面上形成的一层的一部分；一或多个群集工具，其具有至少一个处理腔室，适以沉积一含硅层在该层上；一第一基板传送装置，其与该一或多个群集工具、该第一划线装置和一第一缓冲腔室间彼此为可传送地连通，其中该第一缓冲腔室具有多个基板支撑位置且设置在该一或多个群集工具与该划线装置之间；一或多个沉积腔室，适以沉积一导电层到该含硅层上；以及一第二基板传送装置，其与该一或多个群集工具、该一或多个沉积腔室和一第二缓冲腔室间彼此为可传送连通，其中该第二缓冲腔室具有多个基板支撑位置且设置在该一或多个群集工具与该一或多个沉积腔室之间。
本发明实施方法还可提供一用于形成一太阳能电池的系统，其包括：一或多个群集工具，其具有至少一个处理腔室，适以沉积一含硅层；一或多个沉积腔室，适以沉积一导电层到该含硅层上；一边缘删除模块，包含：一基板传送装置，适以将该基板从一第一位置传送到一第二位置；至少二边缘删除装置，每一边缘删除装置具有一致动器和一耦接至该致动器的磨蚀构件，其中该至少二边缘删除装置是设置成当该基板传送装置将该基板由该第一位置传送到该第二位置时，可实质地同时自该基板的该表面上移除一部分的该含硅层和该沉积的导电层。
本发明实施方法还可提供一用于形成一太阳能电池的系统，其包括：一或多个群集工具，其具有至少一个处理腔室，适以沉积一含硅层在第一基板的一表面上；一或多个沉积腔室，适以沉积一导电层到该第一基板的一表面上；一积层(lamination)装置，适以黏接一第二基板到该第一基板，其系透过施加热及压力到该第一和第二基板而达成的，在该第一和第二基板间夹设有该含硅层与一黏接层；一热压釜(autoclave)，包含：一容器；一流体传送器系统，其与该容器的一处理区彼此为流体连通；以及一基板支撑件，适以支撑多个已黏接的第一和第二基板，其中该基板支撑件是可移动式地设置在该处理区中。
本发明实施方法还可提供一种在一大面积基板上形成多个太阳能电池装置的方法，包含以下步骤：沉积一光吸收层到该基板的该表面上；从该基板的一表面上的一区域移除至少一部分的该光吸收层；沉积一金属层到该基板的该表面上；从该基板的该表面上的一区域移除至少一部分的该金属层；在该基板上形成一或多个测试结构，其中该些测试结构系与形成在该基板其它部分上的该些太阳能电池装置为电性隔离，且包含至少一部分的该金属层或一部分的该光吸收层；及测量一部分该测试结构的电子特性，其中该测量电子特性的步骤包含以下步骤：以二或更多个接脚来接触该基板的一表面；提供一电流或电压到该二或更多个接脚中的二个接脚；及测量该二或更多个接脚中的二个接脚上的电流或电压。
本发明实施方式还可提供一种在一自动化整合式太阳能电池制造系统中处理一太阳能电池基板的方法，包含以下步骤：将一基板加载至自动化整合式太阳能电池制造系统中；清洁该基板以自一基板的一表面上移除一或多种污染物；沉积多层光吸收层到具有沉积于其上的一前接触层的一基板的一表面上；从该基板的一表面上的一区域移除至少一部分的该些光吸收层以形成多个贯穿其中的内联；沉积一背接触层在该些光吸收层上及贯穿其中的该些内联中；从该基板的该表面上的一区域移除至少一部分的该背接触层，以形成该背接触层的多个隔离区；黏接一背面玻璃基板到该基板的该表面上，以形成一复合结构；将该复合结构放置在一热压釜腔室的一处理区内；及加热该复合结构并传送气体进入该热压釜的该处理区，以形成该背面玻璃与该基板间的改良式黏接。
本发明实施方式还可提供一种在一自动化整合式太阳能电池制造系统中处理一太阳能电池基板的方法，包含以下步骤：将一基板加载至一自动化整合式太阳能电池制造系统中；清洁该基板以自一基板的一表面上移除一或多个污染物；沉积多层光吸收层到具有沉积于其上的一前接触层的一基板的一表面上；从该基板的一表面上的一区域移除至少一部分的该些光吸收层以形成多个贯穿其中的内联；沉积一背接触层在该些光吸收层上及贯穿其中的该些内联中；从该基板的该表面上的一区域移除至少一部分的该背接触层，以形成该背接触层的多个隔离区；黏接一背面玻璃基板到该基板的该表面上，以形成一复合结构。
本发明实施方式还可提供一种用以形成一太阳能电池的自动化整合式系统，包括：一基板接收模块，适以接收一基板；一基板接合模块；一第一清洁模块，设置来在该基板已于该基板接合模块处理完之后，清洁该基板；一前接触隔离模块；一第二基板清洁模块，设置来在该基板已于该前接触隔离模块中处理完之后，清洁该基板；一或多个群集工具，具有至少一个处理腔室，适以沉积一含硅层在该基板的一表面上；一光吸收层隔离模块；一或多个沉积腔室，适以沉积一金属层到该基板的一表面上；一或多个背接触隔离模块；一边缘删除模块；一第三基板清洁模块，设置来在该基板已于该边缘删除模块中处理完之后，清洁该基板；一连接线附接模块；及一黏接模块。
本发明实施方式还可提供一种用以形成一太阳能电池的自动化整合式系统，包括：材料移除腔室，适以自一基板的一表面移除材料；一测试模块，适以对在该系统内执行的一或多个处理的输出进行特性分析，其中该测试模块包含：多个接脚；一测量装置，与该多个接脚中至少一个接脚为电连通；一视觉系统，其经设置以观看该基板的该表面，且适以利用一照相机、一控制器和一或多个机器臂装置来观看形成在该基板上的多个特征结构；及一致动器，适以相对于该基板来放置该些接脚，使得该些接脚可与该基板之一想要表面形成电接触。
本发明实施方式还可提供一种用以处理一太阳能电池基板的方法，包含以下步骤：清洁一基板以自一基板的一表面上移除一或多个污染物；沉积一光吸收层到该基板的该表面上；自该基板的该表面上的一区域移除至少一部分的该光吸收层；沉积一背接触层到该基板的该表面上；自该基板的该表面上的一区域移除至少一部分的该背接触层；黏接一背面玻璃基板到该基板的该表面上，以形成一复合结构；将该复合结构放置在一热压釜腔室的一处理区内；及加热该复合结构并传送气体进入该热压釜的该处理区，以形成该背面玻璃与该基板间的改良式黏接。
本发明实施方式还可提供一自动化整合式太阳能电池生产线，包含一基板加载站以加载多个基板到该整合式生产在线；一第一基板清洁器，设在该基板加载站下游并适以在一基板被引入至该生产线后清洁该基板；一前接触隔离模块，设在第一基板清洁器下游并适以蚀刻位在其上的一前接触层，以提供隔离于其间；多个群集工具，位在该前接触隔离模块下游，并具有至少一个处理腔室其适以沉积一含硅层到该基板的一表面上；一内联形成模块，位在该些群集工具下游并适以蚀刻该含硅层且形成可通往该前接触层的内联；一或多个金属沉积腔室，位在该背接触隔离模块下游，并适以沉积一金属层到该含硅层上；一背接触隔离模块，设在该一或多个金属沉积腔室下游；一或多个材料移除腔室，设在该一或多个金属沉积腔室下游且适以从一基板的一外围区域移除材料；一第二基板清洁器，设在该一或多个材料移除腔室下游；一连接线附接模块，设在该第二基板清洁器下游；和一积层装置，设在该连接线附接模块下游，适以透过施加热和压力到该第一和第二基板(具有该含硅层与一黏接层设于其间)而将第二基板黏接到该第一基板上。
本发明实施方式还可提供一种在一自动化整合式太阳能电池生产系统中处理一太阳能电池基板的方法，包括：加载一基板到一自动化整合式太阳能电池生产系统中；清洁该基板以从一基板的一表面上移除一或多个污染物；沉积多个光吸收层到一基板(具有一前接触层沉积于其上)的一表面上，从该基板的一表面的一区域上移除至少一部分的该光吸收层以形成多个贯穿其中的内联；沉积一背接触层到该些光吸收层上和形成而贯穿其中的该些内联中；从该基板的该表面上移除至少一部分的该背接触层以形成多个该背接触层上的隔离区域；黏接一背面玻璃基板到该基板的该表面上以形成一复合结构；将该复合结构放在一热压釜腔室的一处理区中；以及加热该复合结构且传送一气体进入该热压釜腔室的该处理区中以形成在背面玻璃与基板间的改良式黏接。
本发明实施方式还可提供一种在一自动化整合式太阳能电池生产系统中处理一太阳能电池基板的方法，包括：加载一基板到一自动化整合式太阳能电池生产系统中；清洁该基板以从一基板的一表面上移除一或多个污染物；沉积多个光吸收层到一基板(具有一前接触层沉积于其上)的一表面上；从该基板的一表面的一区域上移除至少一部分的该光吸收层以形成多个贯穿其中的内联；沉积一背接触层到该些光吸收层上和形成而贯穿其中的该些内联中；实质地同时使用二或更多个材料移除装置从该基板的该表面上的二或更多个区域移除至少一部分的该背接触层以及至少一部分的光吸收层；以及黏接一背面玻璃基板到该基板的该表面上以形成一复合结构。
本发明实施方式还可提供一种用以形成一太阳能电池的自动化整合式系统，包含：一或多个群集工具，其具有至少一个处理腔室，适以沉积一含硅层至一第一基材的一表面上；一或多个沉积腔室，适以沉积一金属层到该第一基材的一表面上；一边缘删除模块，其适以实质地同时使用二或更多个材料移除装置从该基板的该表面上的二或更多个区域移除至少一部分的该金属层以及至少一部分的该含硅层；一连接线附接模块，其适以实质地同时将二或更多个总线线放置到该金属层上；以及一黏接模块，其适以将第二基板黏接到该第一基板，这通过施加热及压力至该第一基板及该第二基板，该第一基板及第二基板具有配置其间的该含硅层及一黏接层。
附图简要说明
为了可以更加具体地理解本发明的上述特征，在上面对本发明的概述可参考实施例来具体说明，附图中描述了一些实施例。然而应指出附图仅为对本发明实施例的典型说明而并不因此限制发明范围，发明可允许其他等效实施例。
图1示出依据本发明一实施方式用来形成一太阳能电池的处理顺序；
图2A示出依据本发明一实施方式的太阳能电池生产线的平面图；
图2B～2C示出依据本发明另一实施方式的太阳能电池生产线的平面图；
图3A示出依据本发明一实施方式的薄膜太阳能电池装置的侧截面示意图；
图3B示出依据本发明一实施方式的薄膜太阳能电池装置的侧截面示意图；
图3C示出依据本发明另一实施方式的复合太阳能电池结构的平面图；
图3D是沿着图3CA-A部分的侧截面图；
图3E为依据本发明一实施方式的薄膜太阳能电池装置的侧截面示意图；
图4A为依据本发明一实施方式可用的群集工具的平面图；
图4B为依据本发明一实施方式的沉积腔室的侧截面图；
图5为依据本发明一实施方式的前基板端接合模块；
图6为依据本发明一实施方式的集结器模块的等角视图；
图7为依据本发明一实施方式在系统控器290中的各控制组件的示意图；
图8A为依据本发明一实施方式的边缘删除模块实施方式的平面示意图；
图8B为依据本发明一实施方式的边缘删除研磨轮装置的部分等角视图；
第8C图为依据本发明一实施方式的边缘删除站的部分等角视图；
图9A为依据本发明一实施方式的连接线附接模块的示意图；
图9B为依据本发明一实施方式的连接线附接模块的横截面示意图；
图9C为依据一实施方式的处理顺序；
图10为依据本发明一实施方式的黏接模块的横截面示意图；
图11为依据本发明一实施方式的热压釜组合件的侧截面示意图；
图12A为依据本发明一实施方式的接线箱附接模块的等角视图；
图12B为依据所述一实施方式的处理顺序；
图13A～13B为依据本发明一实施方式的太阳光仿真器型装置测试模块的侧截面示意图；
图14A为依据一实施方式的测量组合件及典型测试结构的横截面示意图；
图14B是图14A中所示典型测试结构的平面示意图；
图14C为依据一实施方式有助于分析太阳能电池的多个部分的太阳能参数测试器模块的等角视图；
图14D为依据一实施方式的处理顺序；
图15A为依据一实施方式具有狭长形支撑元件黏接于其上的太阳能电池装置的等视图；
图15B为依据一实施方式支撑结构附接模块的平面示意图；
图16为依据一实施方式光学检测装置的等角视图；
图17是依据一实施方式的质量确保装置的局部等角横截面示意图。
为了清楚，尽可能地使用同一组件符号以指定各图间共享的同一组件。应注意到，一个实施例中的特征结构可并入其它实施例而无需进一步列举。
详细说明
本发明实施方式大致涉及一种使用适以在太阳能电池制造方法中执行一或多个步骤的处理模块来形成光电装置或太阳能电池的系统。在一实施方式中，本系统适以形成薄膜太阳能电池装置，其通过接受一未处理基板并执行多个沉积、移除材料、清洁、连接和测试步骤来形成具有完整功能且经测试的太阳能电池装置。虽然以下描述主要探讨硅薄膜太阳能电池装置的生成，但本发明范畴并不仅限于此，因为在此所公开的方法与设备也可用来形成、测试和分析由其它材料制成的其它类型的太阳能电池，例如III-V型太阳能电池、薄膜硫系化合物太阳能电池(如，CIGS、CdTe电池)、非晶型或纳米结晶硅太阳能电池、光化学类型太阳能电池(如，染料敏化型)、结晶硅太阳能电池、有机类型太阳能电池或其它类似的太阳能电池。
此系统大致为用来形成太阳能电池的处理模块与自动化设备的配置，透过自动化材料处理系统而彼此连接。在一实施方式中，此系统为一完全自动化太阳能电池生产线，设计用来降低和/或移除人类互动和/或劳动力密集处理步骤以改善装置的可靠度、工艺的可重复性、和太阳能电池制造上的资方成本(costof ownership，CoO)。在一设置中，此系统适以形成一太阳能薄膜电池装置且大致包含一基板接收模块、一或多个群集工具(具有至少一个处理腔室适以沉积吸收层到该基板的表面上)、一或多个背侧接触沉积腔室、一或多个材料移除腔室、一太阳能电池封装装置、一热压釜模块、一接线箱连接模块、一或多个质量确保模块(适以测试该完整成形的太阳能电池装置并证明其合格)、和一系统控制器(适以控制该系统内的该些组件)。该一或多个质量确保模块可包括一太阳光仿真器、参数测试模块、及一损坏和合格分流模块(a shuntbust and qualification module)。
图1示出一包含有多个处理步骤(即，步骤102-142)的处理顺序100的实施方式，使用每一步骤以用在此描述的新颖的太阳能电池生产线200来形成太阳能电池装置。本发明范畴并不局限于所描述处理顺序100中的处理步骤的配置、数目及顺序。图2A是生产线200的实施方式的平面图，其用来阐释系统中某些典型处理模块和流程及该系统设计的其它相关方面，且并非用来限制本发明范畴。图2B-2C是生产线200的另一实施方式的平面图，其以不同方位进行配置。
一般来说，可使用系统控制器290来控制此太阳能电池生产线200内的一或多个组件。此系统控制器290一般是设计来帮助整体太阳能电池生产线200的控制和自动化且典型地包含一中央处理单元(CPU)(未示出)、内存(未示出)和支持电路(或I/O)(未示出)。此CPU可以是产业中用来控制各种系统功能、基板移动、腔室工艺和支持硬件(如，感应器、机器臂、马达、灯等)及监控工艺(如，基板支撑件温度、电源变量、腔室处理时间、I/O信号等)的任一种形式的计算机处理器。内存是连接到CPU上，且可以是一或多种容易读取的内存，例如随机存取内存(RAM)、只读存储器(ROM)、磁盘、硬盘或本地端或远程的任何其它形式的数字储存。可将软件指令编码储存在内存中并用来指挥CPU。支持电路也连接到CPU中以经由传统方式来支持处理器。支持电路可包括有快速缓冲储存区(cache)、电力供应、计时电路、输入/输出电路、子系统等。一个可由系统控制器290读取的程序(或计算机指令)决定应在基板上执行何种处理。优选是，该程序是可由控制器290读取的软件，其包括用来执行与监控、执行、和控制一基板的移动、支撑和/或位置相关的工作，以及在太阳能电池生产线200内实施的各种处理配方工作和各种腔室工艺配方步骤。在一实施方式中，此系统控制器290也包括多个可用来局部控制太阳能电池生产线200内一或多个模块的程序化逻辑控制器(PLC’s)，和一可处理完整太阳能电池生产线200的较高层级策略移动、排程和执行的材料处理系统控制器(如，PLC或标准计算机)。可用于一或多个所述实施方式的系统控制器、分配控制架构和其它系统控制结构的实例可参见美国专利申请No.60/967,077，其内容并入本文作为参考。
可使用图1的处理顺序和太阳能电池生产线200的组件进行制造的太阳能电池300绘示于图3A-3E。图3A是一单接合非晶型或微晶型硅太阳能电池300的简单示意图，其可以下述的系统来制造并分析。如图3A所示，单接合非晶型或微晶型硅太阳能电池300的方位是朝向光源或太阳光301。太阳能电池300一般包括基板302，例如玻璃基板、聚合物基板、金属基板或其它适合的基板，且有薄膜层形成于其上。在一实施方式中，基板302是一尺寸约为2200mm×2600mm×3mm大小的玻璃基板。太阳能电池300还包括形成在基板302上的第一透明导电氧化物(TCO)层310(例如，氧化锌(ZnO)、氧化锡(SnO))、形成在该TCO层310上方的第一p-i-n结320，形成在该第一p-i-n结320上方的第二TCO层340，和形成在该第二TCO层340上方的背接触层350。为通过提高光捕捉来改善光的吸收，可视情况任选地利用湿、等离子体、离子、和/或机械处理，来使基板和/或一或多层形成于其上的薄膜具有纹理。举例来说，在图3A所示的实施例中，第一TCO层310是被纹理化且后续沉积于其上的膜层大致依循其下方表面上的地形来沉积。在一配置中，第一p-i-n结320可包括p-型非晶硅层322、本征型非晶硅层324(形成在该p-型非晶硅层322上方)和n-型微晶硅层326(形成在该本征型非晶硅层324上方)。在一实施方式中，p-型非晶硅层322的厚度约为
Figure GPA00001038176800101
至约
Figure GPA00001038176800102
间，本征型非晶硅层324的厚度约为
Figure GPA00001038176800103
至约间，n-型微晶硅层326的厚度约为
Figure GPA00001038176800105
至约
Figure GPA00001038176800106
间。背接触层350可包括，但不限于，选自下列的材料：Al、Ag、Ti、Cr、Au、Cu、Pt及其合金，或其组合。
图3B是一朝向光或太阳光301的多结太阳能电池300的分解示意图。太阳能电池300包含有一基板302，如玻璃基板、聚合物基板、金属基板或其它适当基板，且有薄膜形成于其上。太阳能电池300还包括一形成在基板302上的第一透明导电氧化物(TCO)层310、形成在该TCO层310上方的第一p-i-n结320，形成在该第一p-i-n结320上方的第二p-i-n结330，形成在该第二p-i-n结330上方的第二TCO层340，和形成在该第二TCO层340上方的背接触层350。在图3B所示的实施方式中，第一TCO层310被纹理化且后续沉积于其上的膜层大致依循其下方表面上的地形来沉积。第一p-i-n结320可包括p-型非晶硅层322、形成在该p-型非晶硅层322上方的本征型非晶硅层324、形成在该本征型非晶硅层324上方的n-型微晶硅层326。在一实施方式中，p-型非晶硅层322的厚度约为
Figure GPA00001038176800107
至约
Figure GPA00001038176800108
间，本征型非晶硅层324的厚度约为
Figure GPA00001038176800109
至约
Figure GPA000010381768001010
间，n-型微晶硅层326的厚度约为至约
Figure GPA000010381768001012
间。第二p-i-n结330可包括p-型微晶硅层332、形成在该p-型微晶硅层332上方的本征型微晶硅层334、形成在该本征型微晶硅层334上方的n-型非晶硅层336。在一实施方式中，p-型微晶硅层332的厚度约为
Figure GPA000010381768001013
至约
Figure GPA000010381768001014
间，本征型微晶硅层334的厚度约为
Figure GPA000010381768001015
至约
Figure GPA000010381768001016
间，n-型非晶硅层336的厚度约为
Figure GPA000010381768001017
至约
Figure GPA000010381768001018
间。背接触层350可包括，但不限于，选自下列的材料：Al、Ag、Ti、Cr、Au、Cu、Pt及其合金，或其组合。
图3C是生产线200所形成的太阳能电池300背表面的一实例的平面示意图。图3D是图3C的太阳能电池300的一部分的侧截面图(参见A-A部分)。虽然图3D示出类似图3A配置的单结电池的截面部分，但本发明范畴并不尽限于此。
如图3C和3D所示，太阳能电池300可包括基板302，太阳能电池装置元件(例如，组件符号310-350)，一或多个内部电子接点(例如，侧面总线355、横向总线356)，一层黏接材料360，背玻璃基板361，和接线箱370。接线箱370大致包含两个接线箱端子371、372，该端子经由与背接触层350和太阳能电池装置的有源区域电连通的侧面总线355和横向总线356而电连接到太阳能电池300上。为避免与以下讨论中所提及的在基板302上执行的动作混淆，具有一或多个沉积层(如，组件符号310-350)和/或位于该沉积层上的一或多个内部电子接点(例如，侧面总线355、横向总线356)的基板302将总体称为装置基板303。类似的，在适当时候，为清晰起见，以黏接层360将装置基板303连接到背面玻璃基板361上的装置基板303被称为复合太阳能电池结构304。
图3E是一太阳能电池300的截面示意图，绘示出用来在太阳能电池300内形成个别电池382A～382B的各种划线区域。如图3E所示，太阳能电池300包括一透明基板302、第一TCO层310、第一p-i-n结320和背接触层350。可执行3个激光划线步骤来制造隔离沟槽381A、381B和381C，其通常是形成高效率太阳能电池装置所需要的。虽然个别电池382A、382B一起形成在基板302上，但是它们经由形成在背接触层350和第一p-i-n结320上的隔离沟槽381C而彼此隔离。此外，在第一p-i-n结320上形成隔离沟槽381B，使得背接触层350可与第一TCO层310电接触。在一实施方式中，在沉积第一p-i-n结320和背接触层350之前，利用激光划线移除一部分的第一TCO层310来形成隔离沟槽381A。类似的，在一实施方式中，在沉积背接触层350之前，利用激光划线移除一部分的第一p-i-n结320以便在第一p-i-n结320中形成隔离沟槽381B。虽然图3E所示为单结类型的太阳能电池，但本发明范畴并不限于此。
太阳能电池的一般制造顺序
参照图1和2A，处理顺序100大致以步骤102开始，其中基板302被加载至太阳能池生产线200的加载模块202中。在一实施方式内，基板是以其“原始(raw)”形态提供，即基板边缘、整体大小和/或清洁程度尚未经良好地控制。接收“原始”基板可降低在生成太阳能电池之前的基板制造与储存成本，因此可降低设备成本和形成太阳能电池的制造成本。但是，一般来说，优选是在基板以步骤102被接收进入系统之前，接收已有TCO层(如，第一TCO层310)沉积在基板表面上的“原始”基板。如果“原始”基板表面上没有沉积导电层(如，TCO层)，则需要在基板表面上执行前接触沉积步骤(即，步骤107)，这将在下面讨论。
在一实施方式中，以接续方式将基板加载太阳能电池生产线200中，因此不需要匣式或批式的基板加载和移动系统。匣式和/或批式加载系统一般需要从匣中卸下基板，处理，然后再送回匣内，然后才移动到工艺顺序的下一步骤。这类将基板分类的方式通常效率低且会降低太阳能电池生产线的产出率，因为需要自匣中移出或移入基板并传送该匣至生产线的多个位置处而使生产成本升高。使用批式处理顺序一般可避免在生产线中使用异步的基板流(一般相信其可在稳定状态工艺下及当一或多个模块因维修或失误而中止时，提供提高的基板产出率)。一般来说，批式或匣式流程无法实现在此所述生产线的效率，因为需将基板排队及自匣中装载和卸载基板而使效率降低。
在接下来的步骤104中，先准备基板表面以防止后续工艺中的产率问题。在步骤104的一种实施方式中，将基板插入至用来准备基板边缘以减少伤害(例如，缺口或避免在后续工艺中产生颗粒)的前端基板接合模块204中。基板受损会影响装置产率及制造有用的太阳能电池装置的成本。在图5中进一步阐述此前端基板接合模块204及使用此自动化模块进行制造的方法实施例。一方面中，此前端基板接合模块204是用来使基板边缘圆化或出现斜角。在一实施方式中，使用一灌注有金刚石的带或片来研磨基板边缘材料。在另一实施方式中，使用研磨轮、喷砂或激光磨蚀技术来从基板边缘移除材料。
接着，将基板传送到清洁模块206中，以便在基板上实施步骤106或基板清洁步骤，而移除基板上所发现的任何污染物。常见的污染物包括基板生成处理和/或基板储存与运送过程中于基板上发现的材料。清洁模块206使用湿式化学刷洗及漂洗步骤来移除任何不想要的污染物。一实施方法中，清洁基板的工艺如随后所述。首先，基板可由传送桌或自动化装置281(描述于下)进入清洗机的污染移除段。一般来说，系统控制器290可建立每一基板进入此清洁模块206中的时间。污染移除段可组合使用干燥的圆筒状刷与真空系统来松脱并抽出基板表面上的污染物。接着，清洁模块206中的输送带将基板传送到预漂洗段，其中喷雾管从去离子水加热器中喷出预定温度(如，50℃)的热去离子水到基板表面，一般来说，由于基板上可有一TCO层，且因为TCO层的材质一般可吸收电子，因此使用去离子水来避免任何微量污染物以及避免TCO层离子化。接着，已漂洗过的基板即进入清洗段。在清洗段中，以刷子(如，贝纶(perlon))和热水来湿洗基板。在某些实施方式中，可利用清洁剂(如，AlconoxTM、CitrajetTM、DetojetTM、TranseneTM和Basic HTM)、表面活性剂、pH调节剂和其它清洁化学品来清洁及移除基板表面上不想要的污染物和颗粒。水再循环系统可将热水流再循环。接着，在清洁模块206的最后漂洗段中，以室温下的水漂洗基板来移除任何残留的微量污染物。最后，在干燥段中，使用吹风机吹送热风来将基板干燥。在一配置中，在完成干燥后，利用去离子化柱(deionization bar)来移除基板上的电荷。TCO表面和/或裸露的玻璃表面上的污染物，特别是颗粒物，会干扰后续激光划线步骤。举例来说，如果激光束遇到颗粒物，其将无法画出连续的线且将造成电池间出现短路。此外，激光划线后，出现在电池划线图样和/或TCO上的颗粒残渣会造成层间分流和不均匀。因此，一般需要清楚限定且良好维护的清洁处理来确保污染物已被完全移除。一般来说，清洁模块206可购自应用材料公司的能量与环境解决方案部门。
参照图1和2A，在一实施方式中，于执行步骤108之前，将基板传送到前端处理模块(并未示于图2A)，以便在基板上执行生成前端接点的处理或步骤107。在一实施方式中，此前端处理模块类似下述的处理模块218。在步骤107中，此一或多个基板前端接点生成步骤可包括一或多个用来在裸露的太阳能电池基板上制备、蚀刻和/或沉积材料的步骤。在一实施方式中，步骤107一般包括一或多个用来在基板表面形成前端接触区的PVD沉积步骤。在另一实施方式中，使用CVD沉积步骤在基板表面上形成前端接触区。在一实施方式中，此前端接触区包含一透明导电氧化物(TCO)层，其包括选自以下的金属元素：锌(Zn)、铝(Al)、铟(In)和锡(Sn)。在一实施方式中，利用氧化锌(ZnO)来形成至少一部分的前接触层。一般来说，此前端处理模块是美商应用材料公司所提供的ATONTM PVD5.7工具，其可执行一或多个处理步骤来沉积此形成前接点的步骤。
接着，将基板传送到划线模块208中，其中在基板上实施步骤108或前接点隔离步骤，以使基板表面上不同区域可彼此电性隔离。在步骤108中，利用移除材料步骤(如，激光磨蚀处理或激光划线处理)从基板表面上移除材料。步骤108的成功标准为达到良好的电池-对-电池及电池-对-边缘隔离，同时保持划线区最小化。在一实施方式中，利用Nd:钒酸盐(Nd:YVO4)激光源从基板表面上磨除材料以形成多条可使基板上不同区域隔离的线。在一种配置中，在步骤108中执行的激光划线处理是使用波长为1064nm的脉冲激光来图样化基板302上的沉积材料，以使构成太阳能电池300的个别电池(即，组件符号382A和382B)可彼此隔离。如图3E所示，在一实施方式中，利用激光划线处理在第一TCO层310中形成隔离沟槽381A。在一实施方式中，使用购自美商应用材料公司的5.7m2的基板激光划线模块来提供简单可靠的光学工具和基板运动以正确地电隔离基板表面上不同区域。在另一实施方式中，利用喷水切割工具或金刚石划线来隔离基板表面上不同区域。在一方面，期望利用主动温控硬件组件(其包括电阻加热器和/或冷却器组件(如，热交换器、热电装置等))来确保基板进入划线模块208时的温度在约20℃至约26℃范围内。在一实施方式中，期望将基板温度控制在约25+/-0.5℃的范围。
接着，将基板送入清洁模块210中，以于执行完电池隔离步骤(步骤108)后，在基板上执行步骤110或基板沉积前清洁步骤，以移除在基板表面上所发现的任何污染物。一般来说，在电池隔离步骤后，清洁模块210使用湿化学刷洗和漂洗步骤来移除于基板表面上所发现的任何非期望的污染物。在一实施方式中，在基板上实施类似上述步骤106所述的清洁步骤以移除基板表面上所发现的任何污染物。
接着，将基板送入处理模块212中，以在基板上执行步骤112或一或多个沉积光吸收剂的步骤。在步骤112中，此一或多个沉积光吸收剂的步骤可包括用来形成太阳能电池多个区域的一或多个准备、蚀刻和/或沉积材料的步骤。步骤112一般包含一系列用来形成一或多个p-i-n结的子处理步骤。这些子处理步骤的实例之一配合图4A-4B详述于下。在一实施方式中，此一或多个p-i-n结包含非晶硅和/或微晶硅材料。一般来说，在用来在基板上的太阳能电池装置内生成一或多层处理模块112的一或多个处理工具(即，群集工具212A-212D)内的一或多个处理腔室内执行此一或多个处理步骤。在一实施方式中，当所形成的太阳能电池包括多个结时，例如图3B所示连续结类型的太阳能电池300，可采用处理模块212中的群集工具212A来形成第一p-i-n结320，且群集工具212B-212D中至少一个工具被设置成可形成第二p-i-n结330。可用于处理模块212中的群集工具实例和群集工具所使用的处理顺序配合图4A-4B描述于下。用来在p-i-n结中沉积一或多层的相关硬件和处理方法的信息，描述于2008年7月23日申请的美国专利申请No.12/178,289和2008年7月9日申请的美国专利申请No.12/170,387，其内容都并入本文作为参考。
在处理顺序100的实施方式中，于步骤112之后，可实施冷却步骤或步骤113。此冷却步骤大致用来稳定装置基板303的温度以确保后续处理步骤中每一基板所经历的处理条件可被重复施行。一般来说，离开处理模块212中的装置基板303的温度变化可达数摄氏度，并超过约50℃，其会引起后续处理步骤和太阳能电池效能的变化。在一实施方式中，在一或多个集结器211(如图6所示)中的一或多个基板支撑位置上执行此冷却步骤。在此生产线的一种配置中，如图2A所示，可将所处理的基板放置在一个集结器211B上一段想要的期间以控制基板温度。在一实施方式中，利用系统控制器290来控制基板通过集结器211的位置、时间和移动，以控制基板往生产线下游移动前的温度。参照图6，在一实施方式中，集结器211包含一主体601，其具有多个相对立层架610，该层架610垂直设立在一固持区域602中，以从自动化装置281中接收基板。此自动化装置281，如下述，可包括一输送带或机器臂装置，适于移动并放置基板在该固持区域602中的相对立层架610上。在一实施方式中，使用一机器臂装置650来加载基板到固持区域602和自动化装置281中或是从固持区域602和自动化装置281中卸下基板。在一实施方式中，在集结器211中设有温度控制装置620以便主动地控制固持在该固持区域602中的基板的温度。温度控制装置620可包含加热和/或冷却元件，和空气移动装置及过滤器，以控制该固持区域602中的基板温度。
接着，将基板送入处理模块214中，以在基板上执行步骤114或内联形成的步骤以使基板表面上各区域可彼此电性隔离。在步骤114中，利用诸如激光磨蚀处理的移除材料的步骤来移除基板表面上的材料。在一实施方式中，利用Nd:钒酸盐(Nd:YVO4)激光源从基板表面上磨除材料以形成多条可使基板上一太阳能电池与下一太阳能电池隔离的线。在一实施方式中，使用购自美商应用材料公司的5.7m2的基板激光划线模块来执行精确的划线处理。在一种配置中，在步骤114中执行的激光划线处理是使用波长为532nm的脉冲激光来图样化配置在基板302上的材料，以使构成太阳能电池300的个别电池可彼此隔离。如图3E所示，在一实施方式中，利用激光划线处理在第一p-i-n结320层中形成隔离沟槽381B。在另一实施方式中，利用喷水切割工具或金刚石划线来隔离基板表面上不同区域。在一方面中，期望是利用主动温控硬件组合件(其包括电阻加热器和/或冷却器组件(如，热交换器、热电组件等))来确保基板进入划线模块214时的温度在约20℃至约26℃范围内。在一实施方式中，优选是将基板温度控制在约25+/-0.5℃的范围。
接着，将基板送入处理模块218中，以于装置基板303上执行步骤118或一或多个形成基板背面接点的步骤。在步骤118中，此一或多个形成基板背面接点的步骤可包括用来生成太阳能电池装置的背面接触区域的一或多个准备、蚀刻和/或沉积材料的步骤。在一实施方式中，步骤118包含一或多个用来在基板表面上形成背接触层350的PVD沉积步骤。在一实施方式中，以该些PVD沉积步骤来形成一背接触层350，其包括一种选自锌(Zn)、锡(Sn)、铝(Al)、铜(Cu)、银(Ag)、镍(Ni)和钒(V)的金属层。在一实施方式中，以氧化锌(ZnO)或镍钒合金(NiV)来形成至少一部分的背接触层350。在另一实施方式中，以铝和镍钒合金(NiV)来形成至少一部分的背接触层350。一般来说，此一或多个处理步骤可利用购自美商应用材料公司的ATONTMPVD 5.7工具来执行。在一实施方式中，利用一或多个CVD沉积处理步骤来在基板表面形成背接触区。
接着，将基板传送到划线模块220中，其中在装置基板303上实施步骤120或背接点隔离步骤，以使基板表面上多个太阳能电池可彼此电性隔离。在步骤120中，利用移除材料步骤(如，激光磨蚀处理)从基板表面上移除材料。在一实施方式中，利用Nd:钒酸盐(Nd:YVO4)激光源从基板表面上磨除材料以形成多条可使基板上不同太阳能电池彼此隔离的线。在一实施方式中，使用购自美商应用材料公司的5.7m2的基板激光划线模块来在基板上精确地划出想要的区域。在一种配置中，在步骤120中执行的激光划线处理是使用波长为532nm的脉冲激光来图样化配置在基板302上的材料，以使构成太阳能电池300的个别电池可彼此隔离。如图3E所示，在一实施方式中，利用激光划线处理在第一p-i-n结320和背接触层350中形成隔离沟槽381C。在一方面中，期望利用主动温控硬件组合件(其包括电阻加热器和/或冷却器组件(如，热交换器、热电装置))来确保基板进入划线模块220时的温度在约20℃至约26℃范围内。在一实施方式中，想要将基板温度控制在约25+/-0.5℃的范围。
接着，将基板传送到质量确保模块222中，其中在装置基板303上实施步骤122或质量确保和/或分流移除步骤，以确保形成在基板表面上的多个装置可满足想要的质量标准且在某些情况下修复所形成装置上的缺陷。在步骤122中，利用一探测装置透过一或多个基板接触探针来测量所形成的太阳能电池的质量与材料性质。在一实施方式中，此质量确保模块222发射出一低能量光束到太阳能电池的p-i-n结并利用该些探针来测量电池的输出以决定所形成太阳能电池的电特性。如果模块检测到所形成装置上的缺陷时，其可对基板上的太阳能电池采取正确的动作来修复该缺陷。在一实施方式中，如果发现短路或其它的缺陷时，可在基板表面不同区域间创造出一逆向偏压以控制和/或修复太阳能电池装置的一或多个缺陷性的区域。在修复过程中，该逆向偏压一般来说会传送足够高的电压使得可修复太阳能电池上的缺陷。在一实施方式中，如果在基板上个别隔离区域间发现短路，可提高逆向偏压的大小到达能使隔离区域间该些地区上导电元件可改变相位、分解或以一些方式改变，藉以排除或减少电短路的幅度。在处理顺序100的一实施方式中，一起使用此质量确保模块222和工厂自动化系统来解决质量确保期间在基板上所发现的质量问题。在一种情况下，将基板送回到处理顺序的上游以便在基板上重复实施一或多个制造步骤(例如，背接点隔离步骤(步骤120))，以修正目前正在处理的基板上的一或多个质量问题。
接着，视情况任选地将基板送到基板切割模块中，并使用步骤124或基板切割步骤，将基板切割成多个尺寸较小的基板，以形成多个小型太阳能电池装置。在步骤124的一实施方式中，将基板插入到边缘删除模块226中，其使用CNC玻璃切割工具来准确地切割和将基板分段，以形成想要尺寸的太阳能电池装置。在一实施方式中，此太阳能电池生产线200适以接收(步骤102)及处理面积为5.7m2的基板并将其平均地切割成至少4个面积为1.4m2的基板(步骤124)。此在一实施方式中，此系统是设计成可在不需要额外设备或处理步骤的情况下，处理大型基板(例如，2200mm×2600mm×3mm大小的基板(8.5代))并产生多种大小的光电电池。目前的非晶硅(a-Si)薄膜工厂的每一不同大小的模块就必须具有一生产线。在一实施方式中，可将8.5代基板302切割成一半或四分之一尺寸大小的太阳能电池基板。在一实施方式中，利用从系统控制器290传送来的指令，而快速地切换生产线200以制造不同大小的太阳能模块。
在生产线200的一种实施方式中，将生产线前端(FEOL)(例如，步骤102～122)设计成可处理大面积基板(如，2200mm×2600mm)，且利用分段处理将生产线后端(BEOL)设计成可使用大面积基板或多个小基板。在此设计下，制造线的其余部分可处理多种尺寸的基板。此种输出上的灵活性(单一输入)在太阳能薄膜产业中相当独特并可明显节省成本。此外，生产线200一般可提供较高的太阳能电池产出率，其典型是每年百万瓦，在比较低的成本下利用在单一大面积基板上形成太阳能电池装置，接着将基板分段形成想要尺寸大小的太阳能电池。由于处理顺序类似于处理多个基板，因此可提高产出率，同时排除需增加待机时间和增加与个别传送、个别监控和个别控制多个基板流经系统中多个腔室相关的成本上升。输入玻璃的材料成本较低，因为客户可以购买大量、单一尺寸的玻璃来制造不同尺寸大小的模块。在一实施方式中，为达成此目地，将步骤102～122设计成可使用适于在大型基板(例如，2200mm×2600mm×3mm玻璃基板)上执行处理步骤的设备，且步骤124以后适于在无需额外设备的情况下，制造各种小尺寸的模块。在另一实施方式中，处理顺序100中的步骤124是在步骤122之前，使得可将最初的大型基板分段以形成多个单独的太阳能电池，之后再同时或以一群组(即，一次2或更多个)的方式进行测试。此种状况下，将步骤102～122设计成可使用适以在大型基板(例如，2200mm×2600mm×3mm玻璃基板)上实施处理步骤的设备，且步骤124和122以下适于在无需额外设备的情况下，制造各种小尺寸的模块。
再次参照图1及2A，接着将基板传送到删除边缘模块226，其中使用步骤126或基板表面和边缘制备步骤来制造基板的各种表面以防止后续处理过程中的产率问题。在步骤126的一种实施方式中，将基板插入至用来准备基板边缘以减少在后续处理中出现破损(如，碎屑或产生颗粒物)机率的删除边缘模块226中。损坏基板会影响装置产率及可用的太阳能电池的制造成本。在另一实施方式中，利用此删除边缘模块226来移除基板边缘(如，10mm)上的沉积材料，以提供可用来与玻璃背面形成不透水的密封(即，以下将讨论的步骤134～136)。自基板边缘移除材料也有助于防止最终形成的太阳能电池出现短路。在一实施方式中，利用一金刚石浸渍带来研磨基板边缘区域上的材料。在另一实施方式中，使用一研磨轮来研磨基板边缘区域上的沉积材料。在更进一步实施方式中，利用喷砂或激光磨蚀技术来移除基板边缘上的沉积材料。在一方面，以边缘删除模块226，利用有形状的研磨轮、有角度且对齐的带状磨砂机、和/或磨蚀轮来使基板边缘圆化或出现斜角。以下将参照图8A～8C来详细说明此接合器/边缘删除模块和使用此接合器/边缘删除模块的方法。
接着将基板传送到预筛检模块228中，并在基板上执行步骤128或视情况任选的预筛检步骤，以确保形成在基板表面的装置满足想要的质量规格。在步骤128中，利用发光源和探测装置以一或多个基板接触探针来测量所形成的太阳能电池的产出。如果模块在所形成的太阳能电池上监测到缺陷，其可采取修正动作或是将该太阳能电池报废。
接着将基板传送到清洁模块230中，并在基板上执行步骤130或积层前基板清洁步骤，以在执行完步骤122～128之后移除基板表面上可找到的任何污染物。典型的，此清洁模块230使用湿化学刷洗和漂洗步骤，来移除已执行完电池隔离步骤后的基板表面上的任何不想要的污染物。在一实施方式中，在基板上执行类似上述步骤106的清洁处理，以移除基板表面上的任何不想要的污染物。
接着将基板传送到连接线附接模块231中，并在装置基板303上执行步骤131或连接线附接步骤。以步骤131来黏接各式接线/导线，以将各式外部电子组件连接到所形成的太阳能电池装置上。典型地，此连接线附接模块231是一种自动化接线工具，其可用来可靠且迅速地形成无数内联(此通常为在生产线200中用来形成大型太阳能电池时所需要的)，将详述于后。在一实施方式中，利用此连接线附接模块231在所形成的背接触区上形成侧面总线355(图3C)和横向总线356(步骤118)。在此种配置下，侧面总线355可以是一种能被固定、黏接和/或熔接至背接触区域上的背接触层350以形成良好的电接点的导电材料。在一实施方式中，每一侧面总线355和横向总线356均包含一金属条，例如铜带、镀镍的银带、镀银的镍带、镀锡的铜带、镀镍的铜带或其它可携带由太阳能电池所传送的电流的导电材料，且被可靠地黏接到背接触区域上的金属层。在一实施方式中，此金属带宽度大约为2mm至约10mm间且厚度大约为1mm至约3mm间。可利用绝缘材料357(如，绝缘胶带)将电连接到侧面总线355的横向总线356与太阳能电池的背接触层彼此电性隔离。每一横向总线356一般具有一或多条导线，用来连接侧面总线与横向总线到接线箱370中的电接点上，该接线箱370是用来将所形成的太阳能电池连接到其它外部电组件上。有关焊接总线到薄膜太阳能模块上的相关信息，可参照美国专利申请No.60/967,077、美国专利申请No.61/023,810和美国专利申请No.61/032,005，其全部内容并入本文作为参考。此连接线附接模块和使用此连接线附接模块的方法将于以下图9A～9C中说明。
在下一步骤，步骤132中，准备好黏接材料360(图3D)和“背面玻璃”基板361，并将其传送到太阳能电池生成工艺中。此准备工艺一般是在玻璃搁置模块232中执行，模块232一般包含材料准备模块232A、玻璃加载模块232B和玻璃清洁模块232C。利用积层处理(下述步骤134)将此背面玻璃基板361黏接到在步骤102～130中所形成的太阳能电池装置上。一般来说，步骤132需要准备一聚合性材料(其是要放置在背面玻璃基板361与装置基板303上的沉积层之间)，以形成不透水的密封，来防止太阳能电池在其寿命期间受到外界环境的影响。参照图2A，步骤132一般包括一系列的子步骤，其中在材料准备模块232A中准备好一黏接材料，接着以机器臂232D将此黏接材料放置在部分完成的太阳能电池装置上，将背面玻璃基板361加载到玻璃加载模块232B中，并以玻璃清洁模块232C进行清洗，接着，利用玻璃加载机器臂232E将背面玻璃基板361放在黏接材料360和装置基板303上。
在一实施方式中，材料准备模块232A适以接收以片形式存在的黏接材料360，并执行一或多个切割操作以提供尺寸可在背面玻璃基板361与装置基板303上的太阳能电池间形成密封的黏接材料如聚乙烯醇缩丁醛(PVB)或乙烯醋酸乙烯酯(EVA)。一般来说，当使用聚合性的黏接材料360时，期望能控制用来存放黏接材料360并将其集积到太阳能电池装置内的太阳能电池生产线200的温度(如，16～18℃)和相对湿度(如，RH 20～22％)，以确保形成在黏接模块234(将于以下讨论)上的键结可被重复且聚合性材料的尺寸很稳定。一般期望在黏接材料被用于温度与湿度控制范围(如，T＝6～8℃，RH＝20～22％)之前，先将黏接材料储存起来。在形成大面积太阳能电池时，容许各式组件在黏接装置中堆叠(步骤134)可能会变成一个问题。因此，准确地控制黏接材料的性质与切割处理的公差是确保能形成可靠的不透水密封的必要条件。在一实施方式中，因为PVB本身的UV稳定性、耐水性、热回收、良好的US耐火等级(fire rating)、符合国际建构码、低成本、可再用的热塑性，因此是较佳的选择。在一实例中，以30规(gauge)或45规的PVB材料片来将背面玻璃基板361黏接到装置基板303上。在步骤132的一部分中，以自动化机器臂装置将黏接材料360传送并放在背接触层350和装置基板303的侧面总线355(图3C)及横向总线356(图3C)上方。在一实施方式中，以机器臂232D(其可以是传统的机器臂装置)来拾取并放置黏接材料360在装置基板303上方。接着，定位装置基板303和黏接材料360以接收一背面玻璃基板361，其可利用上述相同的机器臂装置或是第二机器臂装置，来定位黏接材料360。在一实施方式中，可使用玻璃加载机器臂232E(其可以是传统的机器臂装置，即6-轴机器臂)来将背面玻璃基板361放到装置基板303和黏接材料360上方。
在一实施方式中，在将背面玻璃基板361放到黏接材料360上方之前，先在背面玻璃基板361上执行一或多个准备步骤，以确保后续的密封处理及可形成想要的最终太阳能电池。在一例中，此背面玻璃基板361是以“原始(raw)”状态被接收，即基板边缘、整体大小和或干净程度并未受到监控。接收“原始(raw)”基板可降低在形成太阳能电池之前，准备和储存基板的成本，因此可降低太阳能电池的成本、工厂成本和最终所形成的太阳能电池的制造成本。在步骤132的一实施方式中，在实施背面玻璃基板清洁步骤之前，先在接合模块(即，接合器204)中准备背面玻璃基板表面和边缘。在步骤132的下一子步骤中，将基板传送到玻璃清洁模块232C中，其中在基板上实施基板清洁步骤以移除基板表面上所发现的任何污染物。常见的污染物包括在基板形成期间(即，玻璃制造期间)和/或在基板运送期间可沉积在基板表面上的物质。典型的，清洁模块232C使用湿化学刷洗和漂洗步骤来移除任何不想要的物质。接着，利用自动化机器臂将所准备好的背面玻璃基板放置在黏接材料和装置基板303上方。
接着，将装置基板303、背面玻璃基板361和黏接材料360传送到黏接模块234中，并执行步骤134或是积层步骤以将背面玻璃基板黏接到上述步骤102～130中所形成的太阳能电池装置上。在步骤134中，将诸如PVB或EVA的黏接材料360夹设在背面玻璃基板361和太阳能电池之间，并以各式加热元件和在黏接模块234中发现的其它装置向该结构施加热及压力，以形成一种黏接且密封的装置。此装置基板303、背面玻璃基板361和黏接材料360因而可形成一复合太阳能电池结构304(图3D)，其可至少部分封装住太阳能电池的有源区域。在一实施方式中，形成在背面玻璃基板361上的至少一个孔仍至少部分未被黏接材料360所覆盖，以容许部分的横向总线356或侧面总线355维持开放状态，使得可在下一步骤(即，步骤138)制造出能接触到太阳能电池这些区域的电接点。将参照图10A来说明黏接模块234的实施方式之一和使用此黏接模块234的方法。
接着，将复合太阳能电池304传送到热压釜模块236中，并在复合结构上执行步骤136或热压釜步骤，以移除任何陷于此黏接结构中的气体并确保可在步骤134中达到良好黏接效果。在步骤134中，将一黏接结构插入到压力模块的处理区中，其中有热高压气体，用以改善基板302、背面玻璃基板和黏接材料360之间的黏接性质及降低陷于其中的气体量。在热压釜中执行的处理也有助于确保玻璃与黏接层(如，PVB层)间的应力可受到更好的控制，以防止因为在黏接/积层处理期间所引入的应力而导致后续气密密封失效或是玻璃失效。在一实施方式中，可能需将基板、背面玻璃基板361和黏接材料360加热到一预定温度，使得所形成结构中一或多个组件内的应力可被释出。以下，将参照图11来说明此热压釜模块236的一实施方式以及使用此热压釜模块236的方法。
接着，将基板传送到接线箱附接模块238中并在所形成的太阳能电池上实施步骤138或是接线箱附接步骤。此接线箱附接模块238是用来将接线箱370(图3C)安装在部分成形的太阳能电池上。所安装的接线箱370可作为外部电组件(将连接到所形成的太阳能电池上，例如其它的太阳能电池或电源)与内部电接点(如，步骤131中所形成的导线)之间的接口。在一实施方式中，接线箱370中含有一或多个接线箱端子371、372，使得所形成的太阳能电池可轻易地及系统性地连接到其它外部装置上以传送所产生的电力。以下，将参照图12A～12B来说明接线箱附接模块238的一实施方式以及使用此接线箱附接模块238的方法。
接着，将基板传送到装置测试模块240中并在所形成的基板上实施步骤140或是装置筛检和分析步骤，以确保形成在基板表面上的装置可达到质量标准。在一实施方式中，此装置测试模块240是太阳光仿真器模块(讨论于下)，用来检验及测试一或多个所形成的太阳能电池的输出量。在步骤140中，利用发光源和探测装置，经由一或多个自动化组件(其适于制造与接线箱中端子之间的电接点)来测量所形成太阳能电池的输出量。如果模块测试到所形成太阳能电池内有缺陷，其可采取修正动作或是废除此太阳能电池。以下将参照图13A～13B及图14A～14D来说明此装置测试模块240的一实例及使用此装置测试模块240的方法。
接着，将基板传送到支撑结构附接模块241中并在复合太阳能电池结构304上实施步骤141或是安装支持结构步骤，以形成太阳能电池装置，其上有一或多个安装组件被固接到一非光接收表面上。利用此支撑结构附接模块241来形成完整的太阳能电池装置，其可在客户处容易且快速地安装。传统的太阳能电池生产线需要大量的人工动作和组合件，以放置、架设和连接各式支持元件到太阳能电池装置300上，使得其可在客户处容易且快速地安装。以下将参照图15A～15B来说明支撑结构附接模块241的实施方式和使用此支撑结构附接模块241的方法。
接着，将基板传送到卸载模块242中并在基板上实施步骤142或是装置卸载步骤，以从太阳能电池生产线中移出所形成的太阳能电池。在此步骤中，可接收和封装基板以供自动或半自动方式运送基板。
在该太阳能电池生产线200的一实施方式中，将生产线的一或多个区域放在无尘室环境中以减少或防止污染物影响太阳能电池装置的产出率及使用寿命。在一实施方式中，如图2A所示，一10,000等级(class)无尘室空间250环绕用来实行步骤108～118和步骤130～134的模块。
生产线的另一种设置方式
为了提高生产线200的制造能力，可使用类似图2B-2C所示方式来为每一内连处理模块提供多重自动化平行流动路径。图2B-2C为生产线200的一平面视图，其可提供在正常处理及默认状态下改良的太阳能电池300产出率、改善的装置产率、改善的生产线运作时间及用以容纳生产线200组件的土地面积的更有效使用。一般来说，基板是利用多个自动化装置281(其适以利用系统控制器290所传送的指令来传送并置放基板)而移动经过图2B-2C所示生产线200。因此，系统控制器290可用来控制多个基板通过生产线200的同时移动，以提供最佳的基板产出率。由于以图2B、2C所示生产线200配置来形成太阳能电池的处理模块和处理步骤类似图1及2A中所讨论的处理模块和处理步骤，因此将不在此回顾每一处理模块和处理步骤。
图2B是处理区域251的平面视图，该处理区域251中包含多个处理模块(如，组件符号202、204、206、210、212、214、218、222等所代表的)和自动化装置281，用来执行上述图1中的步骤102～122。在图2B所示处理区域251的一实施方式中，其进一步被划分成3个以壁260～262而彼此隔离的子处理区域253～255。该子处理区域253～255设计用来隔离生产线200上的各区域以减少生产线中各组件间的交互污染，维持生产线中不同区域内的颗粒污染量在想要范围内，并减少工厂工作人员暴露在制造太阳能电池300时所使用的有害化学物及气体下的机率。图2C是处理区域252的平面视图，该处理区域252由壁263包围，且一般设置于邻接处理区域251。处理区域252一般包含多个处理模块(如，组件符号224～242所代表的)和自动化装置281，用来执行上述步骤124～142，上文所述。
参照图1及2B，处理顺序100，一般是从步骤102开始，其中“原始”基板302被加载至太阳能电池生产线200的第一子处理区域253内的加载模块202内。一旦加载后，基板302即被一或多个自动化装置281接收，以将基板传送到第一子处理区域253的区域253A内的处理模块中。在一实施方式中，基板302可在沿着路径P1或P2所设立的处理模块群中被传送并处理。如图2B所示，该处理模块群可包括干式清洁模块203、接合模块204和清洁模块206，它们通过自动化装置281互连。在一实施方式中，以区域253A内的前端接触沉积模块207来沉积TCO层310(图3A～3B)。或者，如上述，在一实施方式中，基板302被传送到加载模块202中且基板302表面上已形成有TCO层310。
如图2B所示，在处理顺序100中加入一视情况任选的干式清洗模块203，以去除基板表面上的颗粒物及其它污染物。此干式清洗模块203可包括一或多个刷子和/或气体传送喷嘴，用来松脱并去除基板302的一或多个表面上的污染物。
接着，使用自动化装置281依循路径P3将装置基板303从区域253A传送到区域253B中的处理模块。在一实施方式中，可依循路径P4将装置基板303传送到任一划线模块208中并于其中进行处理。在此设置方式中，可在多片平行以使将于任一划线模块208中进行处理的等待时间变成最小的基板上执行前端隔离步骤108。在一实施方式中，一或多个自动化装置281也可包括一或多个举升输送带283(用来容许将在想要的处理腔室上游的基板传送通过阻碍其移动至该想要的处理腔室的基板)。如此，移动基板到各处理腔室将不会被其它等待被传送到另一处理腔室位置的基板所阻碍。
接着，以自动化装置281依循路径P5、P6将装置基板303从第一子处理区域253传送到第二子处理区域254内的处理模块。在沿着路径P5或P6传送基板的同时，可在基板进入处理第二子处理区域254之前使用清洁模块210清洁装置基板303。在一实施方式中，第二子处理区域254是以壁261而与第一子处理区域253隔离，该壁261上有一开口贯穿其中以容许自动化装置281在子处理区域253及254，以及子处理区域254和255之间传送基板。在一实施方式中，接着将装置基板303传送到一或多个群集工具212A～212D中，以接收一或多个光吸收层。在一实施方式中，在将装置基板303传送到群集工具212A～212D之前，先将装置基板303传送到集结器211A。用来移动装置基板303到一群集工具和/或在群集工具之间移动的路径一般可利用设置自动化装置281来强化，以容许基板沿着平形移动路径P7或P8移动到想要位置。为使一传送基板不会被自动化装置上另一静置的基板所阻挡，沿着路径P7或P8对齐的自动化装置281也被连接到横向传送自动化装置281B上，以容许在需要时让基板可在自动化装置281A之间移动。等到在一或多个群集工具212A～212D中处理完毕之后，在将装置基板303传送到处理区域251的第三子处理区域255之前，先将装置基板303传送到一或多个集结器211B。
接着，以自动化装置281沿着路径P9或P10从第二子处理区域254将装置基板303传送通过壁261上的开口265到达第三子处理区域255中的处理模块。接着再以一或多个自动化装置281将装置基板303传送到沿着路径P11或P12设置的以下任一模块中：划线模块214、接点沉积腔室218、划线模块220和质量确保模块222。待执行完想要的处理步骤之后，将装置基板303传送到连接处理区域251的第三子处理区域255与处理区域252的输送升降机285。处理区域252一般包括处理模块(如，组件符号224～242所代表的)和自动化装置281，用来执行处理顺序100中的步骤124～142。在一实施方式中，此输送升降机285是传统的基板传送装置，用来在处理区域251与处理区域252之间传送基板，其可设置在不同的垂直高度上，例如一多层建筑物的不同楼层上。以和处理区域252垂直的方式堆叠处理区域251，可产生数种优点：包括有效地使用用来容纳大组件(其可用来制造5.7m2的太阳能电池)的楼板面积，并提供利用连接材料传送组件(如，升降机、输送带等)来有效传送耗材至包含在处理区域251及252内的生产线200的各相邻处理位置。
接着，以自动化装置281沿着路径P13或P14由传送升降机285将装置基板303传送至处理区域252中的处理模块。接着，再以一或多个自动化装置281将装置基板303传送到沿着路径P13或P14设置的以下任一模块中：基板切割模块224、边缘删除模块226、清洁模块230、连接线附接模块231、玻璃堆叠模块232、和黏接模块234。待执行完想要的处理步骤之后，沿着路径P15或P16将所形成的复合太阳能电池结构304传送到该些热压釜模块236之一。
待执行完热压釜处理136之后，沿着路径P17将所形成的复合太阳能电池结构304传送到处理模块256的下一群组。接着，再沿着路径P18将此复合太阳能电池结构304传送到以下之一：接线箱附接模块238、测试模块240、支撑结构附接模块241、和卸载模块242。在卸载模块处理步骤期间，可接收及封装基板以便以自动化或半自动化方式运送基板。
前端接合模块设计和处理
一般是使用前端基板接合模块204来准备基板边缘，以减少破损(如，在后续太阳能电池处理期间产生的碎片或颗粒物)的可能性。在一实施方式中，利用一或多个研磨轮或灌注有金刚石的带来研磨基板边缘的材料。在另一实施方式中，利用喷砂(grit blasting)或激光磨蚀来移除基板边缘的材料。
图5示出可用来准备上述基板边缘(步骤104)的前端基板接合模块204。此前端基板接合模块204大致包含多个基板接合元件510、定位系统520和支撑结构505，当其随定位系统520移动穿过前基板端接合模块204时可形塑或修整基板302的一或多个边缘。在一实施方式中，相对于基板接合元件510中的磨蚀构件来移动基板302，而机械研磨基板302的边缘或角落。在一实施方式中，该磨蚀构件为研磨轮或研磨带，其利用每一基板接合元件510中的致动组件将其送到定位。在一种设置方式中，以一或多个带521(未图示)相对于基板接合元件510来移动基板302，该带521由定位系统520中的一或多个转动致动器(未示出)来启动。此定位系统520适以从前端基板接合模块204的自动化组件上游接收基板并沿着图5所示的路径“Ao”传送已处理的基板到与其它下游处理模块相连接的自动化组件中。
光吸收沉积处理模块及处理顺序
图4A～4B示出可用来形成一部分上述太阳能电池300的处理系统400和处理腔室401。图4A是处理系统400的一实施方式的顶视图，其可以是图2A所示的处理模块212中的一或多个群集工具212A～212D。此处理系统400可用来执行一或多个用来形成太阳能电池装置各区域的步骤。此处理系统400大致包括多个可沉积一或多个想要的层到基板表面上的处理腔室481～487，例如等离子体增强化学气相沉积(PECVD)腔室401(图4B)。此处理系统400包括一传送腔室470，该传送腔室470耦接到加载锁定腔室460(如，图2A中群集工具212A～212D中的组件符号“A”)和处理腔室481～487(如，图2A中群集工具212A～212D中的组件符号“B”～“H”)。加载锁定腔室460容许基板在系统外的周围环境与传送腔室和处理腔室481～487内的真空环境之间进行转送。加载锁定腔室460包含一或多个可抽真空区域，用以固持一或多个基板。在将基板送入系统400内及将基板送出系统400外时，必须将这些区域的气体排出并抽空。传送腔室470具有至少一个真空机器臂472位于其中，其适以在加载锁定腔室460与处理腔室481～487之间传送基板。虽然图4A示出7个处理腔室，但系统400可包含任何适当数目的腔室。
图4B是处理腔室(如，PECVD腔室401，有一或多个太阳能电池膜层可于其中沉积)一实例的横截面图。适当的等离子体增强化学气相沉积腔室可购自美商应用材料公司。但也可使用其它类型腔室来实施本发明，例如，热线化学气相沉积(HWCVD)腔室、低压化学气相沉积(LPCVD)腔室、物理气相沉积(PVD)腔室、蒸发或其它类似装置，包括其它制造商所供应的那些。在一实施方式中，腔室401一般包括多个腔室壁402、底部404和喷头410，及基板支撑件430，其共同界定出一处理容积406。可经由阀408进出此处理容积406，使得基板302可被传送进出PECVD腔室401。基板支撑件430包括一基板接收表面432，用以支撑基板和支柱(耦接到一举升系统436以升高或降下基板支撑件430)。视情况任选地将阴影框433放在装置基板(其上可能已沉积有一或多层，例如TCO层310)周围上方。举升销438是可移动式地穿设过基板支撑件430以移动基板接近或离开基板接收表面432。基板支撑件430也包括加热和/或冷却元件439，以维持基板支撑件430在想要温度下。此基板支撑件430也可包括有接地带431，用以在基板支撑件430周围提供RF接地。接地带431的实例可参见2000年2月15日授权的美国专利No.6,024,044，及2006年12月20日申请的美国申请No.11/613,934。两文献的内容并入本文作为参考。
以悬臂414将喷头410从其外围耦接至背板412。也可利用一或多个中央支撑件416将喷头410耦接至背板412，以防止喷头410下垂和/或控制其直线性/曲度。连接一气体源420到背板412以提供气体到背板412上并穿过喷头410中的多个孔洞411到达基板接收表面432。连接一真空泵409到PECVD腔室401以控制处理容积406的压力在想要范围内。将RF功率源422耦接到背板412和/或喷头410上，以提供RF功率到喷头410上，使得可在喷头410与基板支撑件430之间创造出一电场，如此可在喷头410与基板支撑件430之间由气体创造出等离子体。可使用多种RF频率，例如介于约0.3MHz至约200MHz间。在一实施方式中，以13.56MHz的频率来供应RF功率源。喷头的实例公开在2002年11月12日授权给White等人的美国专利No.6,477,980、2006年11月17日公开的Choi等人的美国专利申请20050251990、2006年3月23日公开的Keller等人的美国专利申请案2006/0060138中，其全文以参考文献方式并入本文中。
可将远程等离子体源424(例如，感应耦合的远程等离子体源)连接到气体源420与背板412之间。在处理基板之间，可提供清洁气体至远程等离子体源424，以致生成远程等离子体并提供此远程等离子体以清洁腔室组件。这些清洁气体可进一步被提供给喷头的RF功率源422所激发。适当的清洁气体包括但不限于NF3、F2和SF6。远程等离子体源的实例公开在1998年8月4日授权给Shang等人的美国专利5,788,778中，其全文以参考文献方式并入本文中。
回到图4A，在系统400的一实例中，将处理腔室481～487之一设计成可沉积太阳能电池的第一p-i-n结320或第二p-i-n结330的p-型硅层，将处理腔室481～487的另一腔室设计成可沉积该第一或第二p-i-n结的本征型硅层，且将该处理腔室481～487的另一腔室设计成可沉积该第一或第二p-i-n结的n-型硅层。虽然上述的三腔室处理可能有利于控制污染物，但其基板产出率会比两腔室处理系统来的差，且当一或多个腔室进行维修时，将无法维持想要的产出率。
在本发明特定实施方式中，该一或多个群集工具212A～212D(图2A)之一的设置方式与系统400(图4)类似，用以形成具有一本征型非晶硅层的第一p-i-n结，例如图3A～3B所示的第一p-i-n结320。在一实施方式中，将该处理腔室481～487的一腔室设成可沉积第一p-i-n结的p-型硅层，至于该些处理腔室481～487的每一其它腔室则用来沉积第一p-i-n结的本征型非晶硅层与n-型硅层。在一实施方式中，此第一p-i-n结320的本征型非晶硅层与n-型硅层可在不执行钝化处理(其用来使沉积层间及沉积步骤之间的交互污染降至最低)的情况下于相同腔室内沉积。虽然处理系统400及其组件的讨论限于用来形成第一p-i-n结的各元件，但本发明范畴并不仅限于此。因为处理系统400适于用来沉积第一p-i-n结、第二p-i-n结、第一和第二p-i-n结两者或它们的其它组合。
在一实例中，在一设置方式类似处理系统400的系统中，执行基板处理顺序，基板经由加载锁定腔室460进入系统400内，之后再经由真空机器臂472传送到处理腔室481内(其用来沉积p-型硅层在基板上)；在处理腔室481内沉积完p-型硅层之后，再经由真空机器臂472将基板传送到处理腔室484内，以沉积本征型硅层与n-型硅层；在处理腔室484内沉积完本征型硅层与n-型硅层之后，再将基板送回到加载锁定腔室460内，之后，即可将基板移出系统外。假设p-型硅层的厚度是
Figure GPA00001038176800291
且沉积速率是每分钟
Figure GPA00001038176800292
则用来沉积此p-型硅层的时间大约为0.3分钟。至于以每分钟
Figure GPA00001038176800293
的沉积速率沉积而成的厚度
Figure GPA00001038176800294
的本征型硅层，其沉积时间约为12.3分钟。假设n-型硅层的厚度是
Figure GPA00001038176800295
且沉积速率是每分钟
Figure GPA00001038176800296
则用来沉积此n-型硅层的时间大约为0.5分钟。可见如果一腔室是用来沉积p-型硅层，且多个腔室是用来沉积本征型硅层与n-型硅层，即可利用增加可平行制造出i-n层的处理腔室的数目，来提高基板产出率。也就是说，可经由传送腔室470(如，处理腔室481)从一适以沉积p-型硅层的处理腔室加载并处理连续系列的基板，接着传送每一基板到至少一个随后的处理腔室内，如处理腔室482至487，以形成该i-n层。
在一种两腔室的设计中，在用来沉积i-n层的每一腔室中沉积完i-n层之后，可重复实施此处理。但是，为使污染物不会被并入到后续基板的本征层上，可执行清洁处理，例如，在适当的时间间隔后，于每一专门用来沉积i-n的腔室中实施老化(seasoning)处理，以改善处理顺序的装置产率。此老化处理一般包括一或多个用来从一处理腔室部件上移除先前沉积材料的步骤，和一或多个依据所述实施方式之一来沉积材料至处理腔室的步骤。可用在处理模块212的一或多个组件上的老化处理和太阳能电池处理顺序的实例，可参见2008年7月9日申请的美国专利申请12/170,387中，其内容并入本文作为参考。
光吸收剂沉积实例
以下讨论用来在类似PECVD腔室401的处理腔室中，形成一或多个硅层(例如，图3A～3E的太阳能电池300所含的一或多个硅层)的沉积方法的实例。在处理腔室中提供面积约10,000cm2或以上，优选约40,000cm2或以上，更优选约55,000cm2或以上的基板。需知，基板在处理后可被切割成许多小型太阳能电池。
在一实施方式中，可设定加热和/或冷却元件439以使基板支撑件在沉积期间维持约400℃或更低的温度，优选约100℃至约400℃间的温度。位于基板接收表面432上的装置基板303的顶表面与喷头410间的距离可以在约400mil至约1,200mil间，优选约400mil至约800mil间。
为了沉积硅膜，一般提供硅系气体与氢系气体。适当的硅系气体包括但不限于硅烷(SiH4)、二硅烷(Si2H6)、四氟化硅(SiF4)、四氯化硅(SiCl4)、二氯硅烷(Si2H2Cl2)及其组合。适当的氢系气体包括，但不限于，氢气(H2)。p-型硅层的p-型掺质可包括第III族元素，例如硼或铝。优选是，以硼作为p-型掺质。含硼来源的实例包括三甲基硼烷(TMB或B(CH3)3)、二硼烷(B2H6)、BF3、B(C2H5)3及类似化合物。优选的，TMB可用作为p-型掺质。n-型硅层的n-型掺质可包括第V族元素，例如磷、砷或锑。优选是，以磷作为n-型掺质。含磷来源的实例包括磷化氢及类似化合物。掺质一般利用载气来运送，例如氢气、氩气、氦气及其它适合的化合物。在此公开的方法中，提供总的氢气流速。因此如果是以氢气作为载气，例如用于掺质，就必须从总氢气流速中减去载气流速后，才能确定应提供多少额外的氢气到腔室内。
以下说明可在图2A的处理模块212中来形成一串迭型电池(tandem cell)(类似图3B所示)的处理顺序实例。在第一步骤中，基板透过加载锁定腔室“A”进入群集工具212A中，接着利用真空机器臂将基板送到设计用来沉积p-型非晶硅层于基板上的处理腔室“B”。在一实例中，利用提供由氢气与硅烷以约20∶1或更低的比例组成的混合气体，而在基板302的TCO层310上形成p-型非晶硅层(例如，p-型非晶硅层322)。硅烷的流速在约1sccm/L至约10sccm/L间。氢气的流速在约5sccm/L至约60sccm/L间。三甲基硼烷的流速在约0.005sccm/L至约0.05sccm/L间。换言之，如果是以在载气中含有0.5％摩尔或体积浓度来提供三甲基硼烷，则可以约在1sccm/L至约10sccm/L间的流速来供应掺质/载气混合物。甲烷的流速可在约1sccm/L至约15sccm/L间。向喷头提供约15mW/cm2至约200mW/cm2的RF功率。将腔室内的压力维持在约0.1Torr至约20Torr间，优选是约1Torr至约4Torr间。p-型非晶硅层的沉积速率约为
Figure GPA00001038176800311
或更高。可使用甲烷或诸如C3H8、C4H10、C2H2的其它含碳化合物来改善p-型非晶硅层的窗口性质(即，降低太阳光的吸收)。在使用三甲基硼烷作为p-型非晶硅层322的硼掺质的实例中，硼掺质的浓度维持在1×1018原子/cm2和约1×1020原子/cm2间。在使用甲烷气体来形成碳化硅层的p-型层的实例中，将碳掺质的浓度控制在该层的10原子％至约20原子％之间。
接着，待于基板上完成p-型非晶硅层的沉积之后，利用真空机器臂将基板从处理腔室“B”送到设计用来在基板上沉积i-型非晶硅层与n-型微晶硅层的处理腔室“C”中。在一实例中，利用提供由氢气与硅烷以约20∶1或更低的比例组成的混合气体，而在p-型非晶硅层322上形成本征型非晶硅层，如图3B中的本征型非晶硅层324。硅烷的流速在约0.5sccm/L至约7sccm/L间。氢气的流速在约5sccm/L至约60sccm/L间。向喷头提供约15mW/cm2至约250mW/cm2的RF功率。将腔室内的压力维持在约0.1Torr至约20Torr间，优选是约0.5Torr至约5Torr间。本征型非晶硅层的沉积速率约为
Figure GPA00001038176800312
或更高。在一实例中，本征型非晶硅层是以氢气对硅烷比例约12.5∶1的比例沉积而成。
接着，在基板仍放置在处理腔室“C”中时，可在基板的本征型非晶硅层上沉积n-型微晶硅层。在一实例中，可利用提供由氢气与硅烷以约100∶1或更高的比例组成的混合气体，而在本征型非晶硅层324上形成此n-型微晶硅层，例如图3B中的n-型微晶硅层326。硅烷的流速在约0.1sccm/L至约0.8sccm/L间，例如约0.35sccm/L。氢气的流速在约30sccm/L至约250sccm/L间，例如约71.43sccm/L。可以约0.0005sccm/L至约0.006sccm/L间的流速来提供磷化氢。换言之，如果是以载气中含有0.5％摩尔或体积浓度来提供磷化氢，则可以约在0.1sccm/L至约1.2sccm/L间的流速来供应掺质/载气混合物。向喷头提供约100mW/cm2至约900mW/cm2的RF功率。将腔室内的压力维持在约1Torr至约100Torr间，优选约3Torr至约20Torr间。n-型微晶硅层的沉积速率约为
Figure GPA00001038176800321
或更高。n-型微晶硅层的结晶比率在约20％至约80％间，优选50％至约70％间。在使用磷化氢提供n-型微晶硅层的磷掺质的实例中，磷掺质的浓度维持在1×1018原子/cm2和约1×1020原子/cm2间。
在接下来的步骤中，以一或多个自动化装置281将基板从群集工具212A中传送到处理模块212中的另一群集工具(即，组件符号212B～212D)内。在一实例中，是从加载锁定腔室“A”中传送到群集工具212B中的处理腔室“B”中，使得可将p-型微晶硅层沉积在前述步骤中沉积而成的层上。在一实例中，可利用提供一由氢气与硅烷以约200∶1或更高的比例组成的混合气体，而在n-型微晶硅层326上形成此p-型微晶硅层，例如图3B中p-型微晶硅层332。硅烷的流速在约0.1sccm/L至约0.8sccm/L间。氢气的流速在约60sccm/L至约500sccm/L间。可以约0.0002sccm/L至约0.0016sccm/L间的流速来提供三甲基硼烷。换言之，如果是以载气中含有0.5％摩尔或体积浓度来提供三甲基硼烷，则可以约在0.04sccm/L至约0.32sccm/L间的流速来供应掺质/载气混合物。向喷头提供约50mW/cm2至约700mW/cm2的RF功率。将腔室内的压力维持在约1Torr至约100Torr间，优选约3Torr至约20Torr间。p-型微晶硅层的沉积速率约为
Figure GPA00001038176800322
或更高。p-型微晶硅层的结晶比率在约20％至约80％间，优选50％至约70％间。在使用三甲基硼烷提供p-型微晶硅层的硼掺质的实例中，硼掺质的浓度维持在1×1018原子/cm2和约1×1020原子/cm2间。
在下一步骤中，待沉积完p-型微晶硅层之后，以群集工具212B中的真空机器臂将基板从处理腔室“B”送到设计用来沉积本征型微晶硅层和n-型非晶硅层的处理腔室“C”中。在一实例中，利用提供由氢气与硅烷以1∶20至1∶200间的比例组成的混合气体，而在p-型微晶硅层332上形成本征型微晶硅层，如图3B中的本征型微晶硅层334。硅烷的流速在约0.5sccm/L至约5sccm/L间。氢气的流速在约40sccm/L至约400sccm/L间。在特定实例中，可于沉积期间，将硅烷流速从第一流速上调到第二流速。在特定实例中，可于沉积期间，将氢气流速从第一流速下调到第二流速。向喷头提供约300mW/cm2或以上，优选600mW/cm2或以上的RF功率。在特定实例中，可于沉积期间，将功率密度从第一功率密度下调到第二功率密度。将腔室内的压力维持在约1Torr至约100Torr间，优选约3Torr至约20Torr间。本征型微晶硅层的沉积速率约为或更高，优选
Figure GPA00001038176800332
用来沉积本征型微晶硅层的方法与设备已公开在2006年6月23日申请得美国申请11/426,127中(标题为”Mehtods and Apparatus for Depositing Microcrystalline Silicon Filmfor Photovoltaic Device”)，其内容并入本文作为参考。此本征型微晶硅层的结晶比率在约20％至约80％间，优选55％至约75％间。很意外地发现结晶比率约70％或以下的本征型微晶硅层可提高开放电路电压并导致较高的电池效率。
接着，当基板仍放置在群集工具212B中的处理腔室“C”中时，在基板的本征型微晶硅层上沉积n-型非晶硅层。在一实例中，可利用以第一硅烷流速来沉积视情况任选的第一n-型非晶硅层以及以比该第一硅烷流速更低的第二硅烷流速来在该视情况任选的第一n-型非晶硅层上沉积第二n-型非晶硅层，而在本征型微晶硅层334上形成n-型非晶硅层，例如图3B中的n-型非晶硅层336。可提供由氢气与硅烷以约20∶1或更小(例如，约5.5∶1)的比例组成的混合气体来沉积该视情况任选的第一n-型非晶硅层。硅烷的流速在约1sccm/L至约10sccm/L间，例如约5.5sccm/L。氢气的流速在约4sccm/L至约40sccm/L间，例如约27sccm/L。可以约0.0005sccm/L至约0.0015sccm/L间的流速来提供磷化氢(例如，约0.0095sccm/L)。换言之，如果是以载气中含有0.5％摩尔或体积浓度来提供磷化氢，则可以约在0.1sccm/L至约3sccm/L间的流速来供应掺质/载气混合物(例如，约1.9sccm/L)。向喷头提供25mW/cm2至约250mW/cm2的RF功率(例如，约80mW/cm2)。将腔室内的压力维持在约0.1Torr至约20Torr间，优选约0.5Torr至约4Torr间(例如，约1.5Torr)。第一n-型非晶硅层的沉积速率约为
Figure GPA00001038176800341
或更高，例如约
Figure GPA00001038176800342
在使用磷化氢提供n-型非晶硅层的磷掺质的实例中，磷掺质的浓度维持在1×1018原子/cm2和约1×1020原子/cm2间。
第二n-型非晶硅层的沉积步骤可包含：提供由氢气与硅烷以约20∶1或更小(例如，约7.8∶1)的比例组成的混合气体。硅烷的流速在约0.1sccm/L至约5sccm/L间，例如约0.5sccm/L至约3sccm/L间，举例来说，约1.42sccm/L。氢气的流速在约1sccm/L至约10sccm/L间，例如约6.42sccm/L。可以约0.01sccm/L至约0.075sccm/L间的流速来提供磷化氢，例如，约0.015sccm/L至约0.03sccm/L间，如约0.023sccm/L间。换言之，如果是以载气中含有0.5％摩尔或体积浓度来提供磷化氢，则可以约在2sccm/L至约15sccm/L间的流速来供应掺质/载气混合物(例如，约3sccm/L至约6sccm/L间，如约4.71sccm/L间)。向喷头提供25mW/cm2至约250mW/cm2的RF功率(例如，约60mW/cm2)。将腔室内的压力维持在约0.1Torr至约20Torr间，优选约0.5Torr至约4Torr间(例如，约1.5Torr)。第二n-型非晶硅层的沉积速率约为
Figure GPA00001038176800343
或更高，例如约第二n-型非晶硅层的厚度小于约
Figure GPA00001038176800345
例如约
Figure GPA00001038176800346
至约之间，举例来说约
Figure GPA00001038176800348
第二n-型非晶硅层是重度掺杂的且具有约500Ohm-cm或以下的电阻值。一般认为重度掺杂的n-型非晶硅层可改善与TCO层(例如，TCO层140)之间的欧姆接触，因此可改善电池效率。利用该视情况任选的第一n-型非晶硅层来增加整个n-型非晶硅层的沉积速率。需知此n-型非晶硅层可在不需要该视情况任选的n-型非晶硅层的情况下生成且可主要由该重度(例如，退化地(degenerately))掺杂的第二n-型非晶硅层来形成。
需知在沉积每一层，包括n-型、本征型及p-型硅层之前，可执行非必要的氢或氩等离子体气体处理工艺。执行氢处理工艺来处理下方层以抑制表面污染。此外，等离子体处理也可改善接口间的电性，因为可经由等离子体处理移除或消灭表面缺陷。在一实施方式中，可透过提供氢气或氩气到处理腔室内来执行该等离子体处理工艺。用来提供氢气或氩气的气体流速介于约10sccm/L至约45sccm/L间，例如约15sccm/L至约40sccm/L间，例如约20sccm/L至约36sccm/L间。在一实施方式中，以约21.42sccm/L的流速来提供氢气，或是以约35.7sccm/L的流速来提供氩气。可将用来执行此等离子体处理工艺的RF功率控制在约25mW/cm2至约250mW/cm2间，例如，约60mW/cm2。供应到喷头的RF功率可在10mW/cm2至约250mW/cm2间，例如对氢处理而言为约80mW/cm2，对氩气处理而言为约25mW/cm2。
边缘接合器模块设计与处理
参照图1及2A，一般在基板表面和边缘准备步骤126中执行的边缘删除模块226及处理顺序是用来移除沉积在边缘删除区域380(图3C)中的材料，此边缘删除区域出现在一尺寸可变的基板302的所有4个边缘上。在此处理中移除的材料包括软性金属材料层及硬TCO和含硅层，已知其会显著地减少传统输送带式材料移除装置的使用寿命，因为软性材料聚积在该输送带磨蚀部分造成输送带丧失其磨蚀切割能力。此种自边缘删除区域380上移除的材料，会造成太阳能模块300有源电池出现电性绝缘。此外，此边缘删除区域380提供电绝缘并创造出一可在其上形成可靠密封的区域，以防止因为外界环境侵蚀而使所形成太阳能电池装置的有源区域提早劣化。
图8A是此边缘删除模块226一实施方式的顶部平面示意图。入口输送器851传送玻璃基板进入第一边缘删除站852。在此第一站中，会处理玻璃基板两相对立侧边并自其中移除材料。接着，玻璃进入横向传送站853。在此处，将玻璃基板供料至第二边缘删除站854。在此站中，会处理玻璃基板另外两相对立侧边并自其中移除材料。在此处，完成了基板表面和边缘准备步骤126，且太阳能电池装置将会离开此边缘删除模块226以进行前述的进一步处理。
图8B是依据本发明的材料移除装置800一实施方式的局部示意图。一般来说，材料移除装置800包括安装结构810、马达812、马达滑轮814、研磨轮滑轮816、研磨轮818、防卫单元820。安装结构810一般是安装在第一边缘删除站852或第二边缘删除站854内的横向组件上。此安装结构810可包括垂直调节组件822、水平调节组件824和角度调节组件826。此垂直调节组件822、水平调节组件824和角度调节组件826的实例可包括双调节机构，例如粗调或细调螺纹调节螺栓。可使用垂直调节组件822、水平调节组件824和角度调节组件826来设定材料移除装置800一开始对齐太阳能电池的接合和边缘删除区域(图3C～3D)。
可包含在材料移除装置800的另一特征是恒压构件828。此恒压构件828可包括由弹簧和阻尼器(dampers)构成的机械式、气动式、或水力式系统，以确保研磨轮818在边缘删除处理期间，无论太阳能电池的厚度或厚度变化如何，均能以恒定、下压力量压在太阳能电池装置上。因此，无论太阳能电池装置的厚度或厚度变化如何，材料移除装置800均可自太阳能电池装置的顶表面上移除相同量的材料。在此种设置方式中，无论基板实际厚度或厚度变化如何，所施加的恒定下压力量有助于自动补偿研磨轮818的耗损。
图8C是第一边缘删除站852或第二边缘删除站854一实施方式的局部示意图。在此实施方式中，第一边缘删除站852或第二边缘删除站854一般包括基板输送器841、支撑结构842、第一固定研磨轮装置844、第二固定研磨轮装置845、第一可动研磨轮装置846、和第二可动研磨轮装置847。在一实施方式中，第一固定研磨轮装置844、第二固定研磨轮装置845、第一可动研磨轮装置846、和第二可动研磨轮装置847的可各包含图8B中所示的材料移除装置800。在此实施方式中，第一和第二研磨轮装置844和845也可被固定在支撑结构842的一端上。可动研磨轮装置846和847可在支撑结构842的另一端上。操作时，可透过设在可动研磨轮装置846、847之一或两者上的位置感应器848来感应太阳能电池装置的宽度。接着利用系统控制器290来调整可动研磨轮装置846、847的水平位置，使得可动研磨轮装置846、847可在适当的位置，以自太阳能电池顶表面边缘移除适当量的材料。因此，无论基板宽度如何，均可使用第一边缘删除站852或第二边缘删除站854来从基板302顶表面边缘的边缘删除区域380移除材料。
很重要的一点是，可单独控制可动研磨轮装置846、847或是将其耦接在一起，以确保在表面准备与边缘准备步骤126中对齐度适当。再者，也可将此双轮设计安装在单一支撑结构中，如图8C所示，或是具有二或更多个可单独运作的轮的双支撑结构(未示出)中。
此外，将此双轮设计用在两阶段边缘移除处理中也有好处。在一实施方式中，第一轮自太阳能电池装置顶表面上移除涂覆的材料层，第二轮则可清除玻璃基板表面上任何残留的材料并实施表面研磨。因此，可完全移除堆叠膜层并使边缘删除区域具有充分的表面粗糙度(其为后续积层所需)。在另一实施方式中，每个轮移除特定材料。在这一实施方式中，可设计每一轮的性质以使其仅有效移除想要的材料。可与所述一或多个实施方式并用的接合装置公开在2008年1月24日申请的美国临时申请No.61/023,214以及在2008年3月7日申请的美国临时申请No.61/034,931。
在一实施方式中，于基板表面和边缘准备步骤126期间执行的边缘删除模块226和处理顺序是以激光边缘删除模块来执行。在此设置方式中，使激光脉冲波或连续激光波通过网栅扫过边缘删除区域380，以移除其上任何材料。
在边缘删除模块226的一实施方式中，在边缘删除区域380上实施质量确保测试，以确保移除了想要量的材料。一般来说，质量确保测试可包括，但不限于，测量基板表面上材料的导电性、涡电流测量技术、光感应技术(例如，光反射、光散射和/或吸收度测量)或设置视觉系统(如，照相机照相机)来监控及感应边缘删除区域380的清洁度。在一实施方式中，利用如图17所示的二或更多个接触探针1711及导电率测量系统1710来感应边缘删除区域380多个部位的导电率。在一设置方式中，在探针1711间通过电压或电流，其可被导电率测量系统1710感测到，以确认边缘删除区域380中残留材料的导电率。在一实例中，探针1711是设置在边缘删除区域380中的多个位置处，以确保每一区中已移除了想要量的材料。如果一或多个质量确保测试感应到边缘删除处理并未如预期般地完成，则系统控制器290会送出再度处理的信号或将其送到废弃物收集站的信号。
连接线附接模块的设计及处理
如上述，在步骤131，连接线附接步骤中，可实施一或多个处理步骤(如图9C中处理顺序980所示)，来形成可使太阳能电池能容易地且系统性地连接到外部装置的多条电子导线，以传送所产生的电功率。
图9A～9B示出连接线附接模块231的一或多实施方式，其有助于执行下述的处理顺序980。图9A是连接线附接模块231的平面图，示出此模块中某些共同的组件。一般来说，此连接线附接模块231包含侧面总线组合件930、横向总线组合件910、系统控制器290和基板搬运系统920。依循路径Ai将装置基板303送入连接线附接模块231，接着通过横向总线组合件910和侧面总线组合件930，并依循路径A0离开连接线附接模块231。可与一或多所述实施方式共享的连接线附接模块231公开于2008年2月27日申请的美国临时申请No.61/032,005。
基板搬运系统920一般包括定位在下方适以支撑并固持用来执行处理顺序980的各种组件的支撑构架或支撑结构(未示出)。在一实施方式中，基板搬运系统920包括传送器系统921，其具有多个常规自动化输送带921A，用来放置并传送所形成的装置基板303以受控制且自动化方式通过连接线附接模块231。
在一实施方式中，传送器系统921也包含数个安装在支撑结构上且与自动化输送带921A相邻的无摩擦支撑元件921B，以于基板对齐和/或连接处理期间，以最小接触及摩擦方式支撑、移动或置放太阳能电池基板表面。在一设置方式中，将常规自动化输送带921A安装在可移动结构上，使太阳能电池可透过自动化输送带921A的移动而被放置在无摩擦支撑元件921B上或自无摩擦支撑元件921B上移出。该无摩擦支撑元件921B可包括一气体接收室(其具有一或多个室表面，每一表面上有多个孔形成于其中)。操作时，该孔适以从气体接收室传送气体(如，空气、氮气)到放置在室表面上方的基板表面上。由该孔传送来的气体被用来“无摩擦地”支撑基板在气室表面，使得其可在不接触或摩擦基板表面的情况下移动并对齐。使用无摩擦支撑元件921B也容许相比于使用常规自动化输送带形式传送基板，能更精确地控制基板的移动，因为通常一大面积基板在对齐时(下述步骤986和988)，其X方向与Y方向上的小移动不像受摩擦力影响者那么大。在一实施方式中，基板搬运系统920也包括各式常规的抓取元件，用来对齐、置放和/或移动基板通过连接线附接模块231。
在一实施方式中，基板搬运系统920也包括视觉系统926，用来准确地将所形成太阳能电池有源区域与侧面总线组合件930和横向总线组合件910中的各元件对齐，使得侧面总线355(图3C)与横向总线356可被准确地放置在所形成太阳能电池装置上。一般来说，视觉系统926和系统控制器290适以透过相对视觉系统926内的一或多个照相机来移动，而能找出装置基板303上的一或多个特征。视觉系统926一般包括至少一个照相机及其它电子组件，可透过扫描基板表面而定位、连通及储存在装置基板303上找到的特征。举例来说，可使用视觉系统926来找出各种形成在玻璃基板表面上沉积层的划线特征(如，在步骤108、114和120中的激光划线)。因为步骤102所接收的玻璃基板公差，可相对玻璃基板的一或多个边缘来定位划线标记，使得变异度会影响总线(如，侧面总线355和横向总线356)的置放及太阳能电池形成工艺的装置产率。一旦透过视觉系统926找出装置基板303上的想要特征后，可利用基板搬运系统920中的一或多个组件将太阳能电池再次定位，以容许侧面总线355和横向总线356可相对于划线处而被放置在想要位置处。
一般来说，侧面总线组合件930有两个焊剂(flux)分配模块932、两个焊接模块933和两个侧面总线放置元件931A、931B，用来在当组件于Ai方向上移动通过连接线附接模块231时，基本上同时在太阳能电池300上形成两个侧面总线355(图3C)元件。操作时，以侧面总线组合件930来分配焊剂材料在背接触层350上多个想要区域(步骤118)，接着大体同时放置侧面总线355在装置基板303的相对立的边缘上及一部分分配的焊剂上方，接着将侧面总线355黏接在背接触层350上。在一实施方式中，以想要间隔互相隔开的多个不连续的焊接点934B(图9B)来黏接侧面总线355上的区域到背接触层350上。
图9B示出当基板依序在“Ai”方向上被索引、或连续移动时，用来附接侧面总线355到装置基板303表面的侧面总线置放置元件931A、931B之一的一部分与焊接模块933的侧视图。操作时，利用进料抓取器935和滚轮936来放置一段侧面总线355材料、或金属带，使得黏接组合件934内多个不连续的焊接点934B可沿着总线355长度局部地加热多个点，以于侧面总线355材料与背接触层350之间形成多个电接点。在一实施方式中，将6个黏接组合件934垂直放置并透过一或多个垂直致动器934A使多个焊接点934B可同时与总线355接触。同时使用多个(例如，二或更多个)焊接点934B有助于改善连接线附接模块231的产出率，因其容许较大长度的总线线同时被附接。附接较大长度的总线使得所需用以加热侧面总线355与背接触层350至想要温度，以于每一区域形成良好电连接的时间影响变得最小。可注意到黏接区域一般利用自黏接组合件934传送到侧面总线355与背接触层350的热来形成。一般将沿着“Ai”方向上每一焊接点934B间的距离设计成可确保在所黏接的侧面总线355中的电阻不会影响所形成太阳能电池装置的效能。在一实施方式中，焊接点934B的间距在约10mm至约50mm间。在一实施方式中，焊接模块933也包括多个冷却喷嘴(未示出)，设置来在执行完黏接处理后，在从侧面总线355上分开焊接点934B之前，传送冷却流体(如，室温下的气体)到每一黏接区域。
一般使用横向总线组合件910来将横向总线356接点与绝缘材料357(图3C)沉积到太阳能电池300表面上。横向总线组合件910一般包括运动组合件914、分配组合件916和材料供料组合件915。此运动组合件914一般是用来在横方向“BC”(即，±Y方向)上来移动和/或定位分配组合件916，使得横向总线356元件可被放置在背接触层350表面上。运动组合件914一般包括有常规的致动器，透过系统控制器290传送指令来控制分配组合件916的移动。为了防止横向总线356元件造成太阳能电池300的有源区短路，将具有电绝缘性质的绝缘材料357设置在横向总线356下方。
分配组合件916一般包括以绝缘材料分配组合件917和横向总线材料分配组合件918，分别从材料供料组合件915处接收横向总线356材料和绝缘材料357。在一实施方式中，此绝缘材料357具有类似黏性的材料设置在两侧，使得一侧可经由一或多个应用元件(如，滚轮)而被固定在装置基板303表面，且横向总线356也可经由多个应用元件(如，滚轮)而被固定在其它绝缘材料357表面上。
参照图1和9A～9C，在步骤131，利用一系列步骤或处理顺序980中来完成接线黏接处理。如上述，本发明实施方式包括用来电连接太阳能电池的方法和装置，使得接线箱和其它外部装置可接收太阳能电池操作过程中所产生的功率。图9C显示处理顺序980的一种实施方式，处理顺序980包含多个用来形成处理顺序100中所含的太阳能装置的步骤(即，步骤982～996)。本发明范畴并不限于在此所示的处理顺序100中，处理顺序的设定、处理步骤的数目及处理顺序980中各步骤的次序。
处理顺序980一般以步骤982开始，其中以机器装置将一或多个装置基板303移动到连接线附接模块231的输入端，使得自动化输入带921A可接收并置放太阳能电池。自动化输入带921A也适以接收多个已在步骤102～130中处理过的基板。可利用从系统控制器290传送到一或多个驱动机构(与自动化输入带921A耦接)的指令来移动基板。
在下一步骤984中，沿着自动化输入带921A移动基板，直到基板前缘(leading edge)可被设置在基板搬运系统920内的传统位置感应器(未示出)感应到为止。前缘一般是指太阳能电池垂直于运动“Ai”的边缘(图9A)。
在下一步骤986中，将基板下降到气垫区(gas cushion)，此区是由流经多个形成在无摩擦支撑元件921B中的孔的气体所创造出来的一个空间。一旦基板定位在气垫区上，即以设置在基板搬运系统920内的常规的线性致动器(未示出)将基板与X-轴及Y-轴基准表面/元件对齐。
在下一步骤988中，在基板和连接线附接模块231内自动化组件间的特征上达成致动位置与对齐。在一实施方式中，相对于连接线附接模块231内的自动化组件来对齐X-方向、Y-方向上的划线354和其角度(图3C)。可利用视觉系统926所收集的数据和系统控制器290所控制的自动化致动器来调整基板W在X-方向、Y-方向及角度上的对齐程度。
在下一步骤990中，一旦太阳能电池与基板对齐后，再利用常规的抓取元件(未示出)来固持基板。一旦抓取元件或致动的固持机构已抓住一部分的基板后，基准元件(datum elements)即可脱离太阳能电池并缩回。在一实施方式中，接着利用抓取元件沿着已知通过连接线附接模块231的路径来移动基板，使得侧面总线355和横向总线356可在后续步骤中被正确地置放。在一实施方式中，待抓取元件已抓住一部分基板之后，以视觉系统921再次检查太阳能电池的位置，以确定太阳能电池仍然保持在想要的对齐位置。
在下一步骤992中，将侧面总线355放置并黏接在背接触层350上。在一实施方式中，透过依序执行以下步骤而逐步地将每一侧面总线355黏接在背接触层350上：在背接触层350表面上施加焊剂材料，将侧面总线355放到焊剂材料上，并利用黏接组件934在侧面总线355与背接触层350之间形成不连续的电接点。在一实施方式中，在想要的方向“Ai”上逐步地同时将两个侧面总线355黏接在太阳能电池的相对面边缘上(图9A及9B)，并利用由焊接点934B所传递的热将侧面总线355黏接到背接触层350上。在此设计中，可设定逐步增加的长度以沿着侧面总线355的长度来使焊接点934B间有固定的间距。
在下一步骤994中，将绝缘材料357和横向总线356放在太阳能电池背接触层350的想要位置处。在此处理中，两段绝缘材料357和横向总线356放在太阳能电池表面上，以形成可自侧面总线355传送电流到接线箱370的导线(图3C)。在一实例中，可将步骤994分成两个主要步骤。首先，在横向总线356与背接触层350之间设置绝缘材料357，以防止横向总线356造成太阳能电池有源区域短路。在此步骤中，以绝缘材料分配组合件917来分配一或多段长度的绝缘材料357在太阳能电池表面上。其次，以横向总线材料分配组合件918来分配一或多段长度的横向总线356材料(例如，金属条带材料)在绝缘材料357表面上。在一实施方式中，分配横向总线356材料的步骤通常包括按压横向总线356(其一侧具有黏性)到绝缘材料357表面上，接着当已设置好想要长度后，即切割横向总线356。如图3C所示，此步骤可能需要两段长度的横向总线356材料和两段长度的绝缘材料357(将被固定在装置基板303上)，以创造出两个电绝缘的导线，以分别经由每一侧面总线355而连接到太阳能电池的有源区域上。需知可依据太阳能电池的尺寸和设计来调整侧面总线355、横向总线356和绝缘材料357。在一实施方式中，可透过从系统控制器290接收到指令来自动地调整太阳能电池中横向总线356和绝缘材料357的放置方式和实体位置。
在步骤992的实例中，在步骤994中放置绝缘材料357和横向总线356到背接触层350上的过程是在一部分的步骤992中实施的。在此状况下，在绝缘材料357和横向总线356被施加到太阳能电池表面之前，将一部分的侧面总线355黏接到背接触层350上。接着，待步骤994执行完毕后，执行剩下的步骤922以完成形成侧面总线355的处理。在此配置中，如图3C所示，将一部分的侧面总线355放在横向总线356上使得可在侧面总线355与横向总线356之间创造出至少一个黏接区域，以形成可靠的电接点，使电流可从侧面总线355通过到达横向总线356。
在下一步骤996中，待完成步骤992和994之后，抓取元件可松开太阳能电池并且自动传输带921A升高，以从无摩擦支撑元件921B上接收装置基板303。待装置基板303被自动传输带921A接收后，即可关闭流到无摩擦支撑元件921B上的气体，且自动传输带921A可移动基板朝向处理顺序900中的下一模块。可透过自系统控制器920中传送到一或多个驱动机构(与自动传输带921A耦接)上的指令来控制基板的移动。
可与以下所述一或多实施方式并用的黏接接线附接模块的实例之一，模块硬件设计和黏接接线附接处理顺序公开于2008年2月27日申请的美国申请NO.61/032,005中，其内容并入本文作为参考。
黏接模块设计与处理
如上述，在步骤134或积层步骤中，执行一或多个处理步骤来将背面玻璃基板黏接到太阳能电池装置(在步骤102～132中形成的)上，以形成一黏接的复合太阳能电池结构304(图3D)。使用步骤134来密封太阳能电池上的有源元件使其不接触外界环境，并避免太阳能电池在其使用期限间受到破坏。例示的黏接模块234及其使用方法描述在2008年1月25日申请的美国申请No.61/023,739中，其内容并入本文作为参考。
图10显示可用来执行下述积层处理的黏接模块234的一或多实施方式。图10为黏接模块234的简单示意图，示出此模块中某些共同的组件。一般来说，黏接模块234包含预热模块1011、积层模块1010、系统控制器290、传送器系统1022。此传送器系统1022一般包括多个支撑滚轮1021，用来支撑、移动和/或放置装置基板303、黏接材料360和背面玻璃基板361或以下的复合太阳能电池结构304。如图10所示，可沿着路径Ai及Ao传送太阳能电池进入和通过黏接模块234。
预热模块1011一般包括多个支撑滚轮1021，多个加热元件1001A、1001B，二或更多个温度感应器(例如，温度感应器1002A、1002B)，和一或多个压缩滚轮1031A。当该支撑滚轮1021被放置在预热模块1011中的处理区1015时，其适以支撑复合太阳能电池结构304并可承受一般处理期间由加热元件1001A、1001B所创造出来的温度。在一实施方式中，预热模块1011也包括流体传送系统1040A，用来在处理期间传送想要的流体(如，空气或氮气)通过处理区1015。
该加热元件1001A、1001B一般是灯(如，IR灯)、电阻加热元件或其它可被系统控制器290控制的产热装置，以在处理期间传送想要量的热到复合太阳能电池结构304的想要区域上。在一实施方式中，多个加热元件1001A设置在复合太阳能电池结构304上方而多个加热元件1001B设置在复合太阳能电池结构304下方。在一实施方式中，该加热元件1001A、1001B的方向是实质上与基板的传送方向垂直，且该灯所传送的热量可随着基板移动通过处理区1015时，在整个基板上创造出均匀的温度模式。
压缩滚轮1031A适以提供想要大小的力F到复合太阳能电池结构304上，以确保复合太阳能电池结构304中所有气泡都被移除且在执行完预热处理后，所有黏接材料都平均分布在复合太阳能电池结构304中。压缩滚轮1031A一般是设计来在复合太阳能电池结构304于预热模块1011中被充分加热后，用来接收复合太阳能电池结构304。
参照图10，预热模块1011也包含两个温度感应器1002A、1002B，用来在预热期间测量复合太阳能电池结构304区域中的温度。此温度感应器可以是非接触型温度感应器(例如，常规的高温计)或是常规的接触型温度感应器。在一实施方式中，预热模块1011包含一顶部温度感应器1002A(适以在处理后或处理中用来量测复合太阳能电池结构304顶部温度)，和一底部温度感应器1002B(适以在处理后或处理中用来量测复合太阳能电池结构304底部温度)。在一实施方式中，顶部温度感应器1002A和底部温度感应器1002B一个在另一个上方放置，使得可同时测量基板上同一位置处复合太阳能电池结构304顶部与底部间的温度差异。
一般来说，在预热处理期间，随着复合太阳能电池结构304通过处理区域1015期间，以设置在其中的一或多个加热元件1001A、1001B利用受控制方式来加热复合太阳能电池结构304。在一实施方式中，以系统控制器290和基板顶部的至少一个温度感应器1002A与基板底部的至少一个温度感应器1002B，在一密闭回路中控制至少一个顶部加热元件1001A和至少一个底部加热元件1001B。待基板被预热后，经由一或多个可产生控制力的元件，经由一或多个压缩滚轮1031A施加想要大小的力到已预热基板的一或多个面上。由该些压缩滚轮1031A供应的力约在200N/cm到约600N/cm间。
积层模块1010一般包含多个支撑滚轮1021，多个加热元件1001C、1001D，二或更多个温度感应器(即，温度感应器1002C、1002D)和一或多个压缩滚轮1031B。该支撑滚轮1021放置在积层模块1010中的处理区1016时，其适以支撑复合太阳能电池结构304并可承受正常处理期间的温度。在一实施方式中，积层模块1010也包括流体传送系统1040B，用来在处理期间传送想要的流体通过处理区1016。在一实施方式中，此流体传送系统1040B是一风扇组合件，适以透过系统控制器290的指令，传送想要量的空气通过处理区中的一或多个基板。
该加热元件1001C、1001D一般是灯(如，IR灯)、电阻加热元件或其它可被系统控制器290控制的产热装置，以在处理期间传送想要量的热到复合太阳能电池结构304的想要区域上。在一实施方式中，多个加热元件1001C设置在复合太阳能电池结构304上方而多个加热元件1001D设置在复合太阳能电池结构304下方。在一实施方式中，该加热元件1001C、1001D的方向是实质上与基板的传送方向垂直，且该灯所传送的热量可随着基板移动通过处理区1015时，在整个基板上创造出均匀的温度模式。
压缩滚轮1031B适以提供想要大小的力F到复合太阳能电池结构304(即，复合结构)上，以确保复合太阳能电池结构304中所有气泡都被移除且所有黏接材料都平均分布在复合太阳能电池结构304中。压缩滚轮1031B一般是设计来在复合太阳能电池结构304于积层模块1010中被充分加热后，用来接收复合太阳能电池结构304。在一实施方式中，如图10所示，透过常规的电或气动产生元件，以一对压缩滚轮1031B透过施加力F到复合太阳能电池结构304两侧上来移除任何陷于基板中的空气。
参照图10，积层模块1010也包含两个温度感应器1002C、1002D，用来在积层处理期间测量复合太阳能电池结构304区域中的温度。此温度感应器可以是非接触型温度感应器(例如，常规的高温计)或是常规的接触型温度感应器。在一实施方式中，积层模块1010包含一顶部温度感应器1002C(适以在处理后或处理中用来测量复合太阳能电池结构304顶部温度)，和一底部温度感应器1002D(适以在处理后或处理中用来测量复合太阳能电池结构304底部温度)。在一实施方式中，顶部温度感应器1002C和底部温度感应器1002D一个放在另一个上方，使得可同时测量基板上同一位置处复合太阳能电池结构304顶部与底部间的温度差异。在一实施方式中，在复合太阳能电池结构304想要区域上方设置一列成对的温度感应器1002C、1002D，以便测量复合太阳能电池结构304顶部与底部间的温度差异。
因此，在执行完预热处理后，即可在积层模块1010中执行积层处理(lamination process)。在积层处理期间，随着复合太阳能电池结构304通过处理区域1016期间，以设置在其中的一或多个加热元件1001C、1001D利用受控制方式来加热复合太阳能电池结构304。在一实施方式中，以系统控制器290和基板顶部的至少一个温度感应器1002C与基板底部的至少一个温度感应器1002D，在一密闭回路中控制至少一个顶部加热元件1001C和至少一个底部加热元件1001D。待基板被预热后，经由一或多个受控可产生力的元件，经由一或多个压缩滚轮1031B施加想要大小的力到已预热基板的一或多个面上。由该压缩滚轮1031B供应的力约在200N/cm到约600N/cm间。
热压釜(Autoclave)模块设计和处理
如上述，在步骤134中，将复合太阳能电池结构304插入至热压釜模块的处理区中，在此，会施加压力与热到部分成形的太阳能电池上，以减少陷于黏接材料360和背面玻璃基板361、基板302或背接触层350之间的空气量，以防止经由陷于该区域间的空气攻击太阳能电池基板的多个部分。此热压釜处理也可用来改善基板302、背面玻璃基板和黏接材料360之间的键结。在热压釜中执行的处理也有助于确保玻璃与黏接层(如，PVB层)之间的应力受到更好的控制，以防止未来在黏接/积层期间所诱发的应力破坏玻璃基板间的防水密封。
图11标出热压釜模块236及支撑组件的横断面示意图。此热压釜模块236一般包含容器组合件1110，一或多个基板架1120和装载系统1130。此容器组合件1110一般包含流体移动装置1111、压缩器1112、加热单元1113、冷却单元1114和容器1115。容器1115有门1116，用来在处理期间封住处理区1117中的基板架1120和复合太阳能电池结构304。如图11所示，关上门1116以阻隔并密封容器1115。在热压釜处理期间，合并使用压缩器1112、系统控制器290及压力感应器“P”以通过控制自流体泵1112A、阀1112B及释放阀1112C来传送并释放高压流体，而能传送并主动控制处理区1117中的压力。在一实施方式中，压缩器1112适以在处理期间提供压力约为13巴的加压空气到热压釜模块236的处理区1117中。在另一实施方式中，压缩器1112适以在处理期间提供压力在约13巴至约15巴之间的加压空气到热压釜模块236的处理区1117中。
为了控制热压釜处理期间复合太阳能电池结构304的温度，以结合系统控制器290及温度感应器T来控制加热单元1113和冷却单元1114中各组件传送到处理区1117内复合太阳能电池结构304上的热量。加热单元1113一般包括与处理区1117内复合太阳能电池结构304彼此热连通的加热器控制器1113A和多个加热元件1113B(如，热控电阻加热元件)。类似的，冷却单元1114包含与处理区1117内复合太阳能电池结构304彼此热连通的冷却单元控制器1114A和多个冷却元件1114B(如，热控电阻加热元件)。该冷却元件1114B可包含一系列含有流体的通道，其中含有从冷却单元控制器1114A提供的流体交换介质，用以冷却处理区1117内的组件。在一实例中，设置在处理区1117内的加热元件1113B和/或冷却元件1114B适以在处理期间，利用移动处理区1117内由流体移动装置1111(如，机械性风扇)所供应的高压气体产生的对流热传，而从复合太阳能电池结构304中加入和/或移除热。流体移动装置1111是设计用来在处理期间提供处理区1117内所含流体的移动，以便降低整个处理区1117内的温度变化。在一实施方式中，处理区内的温度是维持在约140℃到约160℃间约1小时至约4小时的时间。热压釜处理的温度、压力和时间将随所用黏接材料类型以及一或多个处理参数而有所变化。
装载系统1130一般是用来在处理前及处理后，将一或多个架1120送入容器1115的处理区1117中及自其中移除。此装载系统1130一般包含自动化材料搬运装置1131，例如机器臂装置或输送带，其用来以自动化模式将架1120送入容器1115的处理区1117中或自其中移出。
该一或多个架1120一般包括一或多个区域支架1121，适以在处理期间支撑复合太阳能电池结构304。在一实施方式中，每一基板架1120含有让基板架可轻易地移动并放在生产线200内的轮子1121A。每一复合太阳能电池结构304相隔想要距离的间距以确保施加在复合太阳能电池结构304上的温度及压力都非常均匀。在一实施方式中，为了确保每个基板的处理条件都相同，在其间放置一或多个间隔物1122并与相邻的复合太阳能电池结构304接触，以确保相邻复合太阳能电池结构304的间距都一样。在一实例中，在相邻的复合太阳能电池结构304中放置3或更多个间隔物1122。在一实例中，该间隔物1122适以让相邻、复合太阳能电池结构304相隔约5mm至约15mm间。
一般来说，热压釜模块236是可转移地连接到自动化装置281上并位于黏接模块234后，以在一或多个所形成的复合太阳能电池结构304上接收并执行热压釜处理。热压釜模块236也是可转移地连接到自动化装置281上并位于接线箱附接模块238之前，使得处理基板可被传送至下游处理模块中。
在一实施方式中，如图2A所示，离开黏接模块234的复合太阳能电池结构304是被传送到基板架1120上，接着再被送到热压釜模块236中处理，接着再传送到靠近接线箱附接模块238的位置处理。如图2A所示，多个基板架1120的位置是可从黏接模块234后面的自动化装置281上接收多个基板。在一实施方式中，一或多个机器臂235A(如，6-轴机器臂)是可从定位在黏接模块234后面的自动化装置281，以机器装置(如，自动化材料搬运装置1131)将复合太阳能电池结构304传送到可移动的基板架1120上。类似的，在一实施方式中，从热压釜模块中将基板架1120移动到可让机器臂235B(如，6-轴机器臂)从基板架1120传送复合太阳能电池结构304到接线箱附接模块238之前的自动化装置281的位置上。在一实施方式中，可透过自动化方式将此基板架1120移动到热压釜模块236中或从其中移出。在某些情况下，较好是让人为介入的操作变成最小。
接线箱附接模块的设计与处理
以在步骤138中执行的接线箱附接模块238和处理顺序1280来安装接线箱370到所形成的多个太阳能基板上(图3C)。所安装的接线箱370可作为能与所形成太阳能电池(如，其它太阳能电池或电栅)及步骤131中所形成的内部电子接点(如，横向总线356末端)连接的外部电子组件间的接口。在一实施方式中，此接线箱370包含一或多个连接点(如，图3C中组件符号371、372)，使得所形成的太阳能电池可被容易地、系统性地连接到其它外部装置中，以传送所产生的电功率。接线箱附接模块238实例之一及其使用方法详述于2008年1月25日申请的美国申请No.61/023,810号中，其内容并入本文作为参考。
图12A显示可用来执行处理顺序1280的接线箱附接模块238的一或多个实施方式。图12A是接线箱附接模块238的等角视图，其示出此模块中某些共同组件。一般来说，接线箱附接模块238包含一主要结构1200、黏剂分配组合件1202、灌封剂(potting)分配组合件1203、接线箱传送组合件1204、起重系统1205、头组合件1206、焊剂分配组合件1212和输送系统1201。主要结构1200一般包括支撑架构或支撑结构1208，其适以支撑并固持各个用来执行处理顺序1280的组件。在一实施方式中，输送系统1201包含多个安装在支撑结构1208上的常规的输送带1201A，以容许复合太阳能电池结构304被放置并传送通过接线箱附接模块238。如图12A所示，可依循路径Ai将太阳能电池送入接线箱附接模块238中，并依循路径Ao离开接线箱附接模块238。
起重系统1205，其也经由支撑结构1208所支撑，一般包含结构组件1205B和自动化硬件，用来移动并放置头组合件1206在输送系统1201上的太阳能电池基板上方。起重系统1205可包括致动器1205A(如，伺服马达控制的输送带和滚轮系统)，其适以可控制地将头组合件1206放置在复合太阳能电池结构304上方。
接线箱传送组合件1204一般可用来从操作员或自动供应装置1204A中接收一或多个接线箱组件(如，接线箱370和接线箱盖)，并以自动化方式将其传送到接线箱附接模块238的接收区1211中。一旦一或多个接线箱组件被放置在接收区1211中之后，可接收、移动头组合件1206组件，接着将头组合件1206组件放置在输送系统1201上的复合太阳能电池结构304上方。在一实施方式中，此接线箱传送组合件1204适以从供应装置1204A接收一盘1210的接线箱组件并以传送器系统1204B将该盘移动(路径BD)到接收区1211中。此传统的传送器系统1204B一般适以利用从系统控制器传来的指令，移动并放置从供应装置1204A接收来的组件。
黏剂分配组合件1202一般包含可用来传送黏剂(例如热熔RTV黏剂)到一部分接线箱附接模块238，其中该黏剂是被放置在接线箱370的密封剂接收表面上。在一实施方式中，此黏剂分配组合件1202是自动化进行，且可利用常规电阻加热元件和加压流体传送系统来加热并分配黏性材料。此加压流体传送系统可使用加压空气或其它机械性构件来传送加热的黏剂到分配头组合件1203A及接线箱370。由于太阳能电池制造成本是一项重要考虑，自动化地且正确地分配黏性材料可改善装置产率，节省每一形成装置的劳力和材料成本，并使处理结果具有再现性。
焊剂分配组合件1212一般包含组件，其适于传送焊剂材料至接线箱附接模块238的一部分，在该部分中，焊剂材料放置在接线箱370及横向总线356的末端内的电接点上，以改善如下所讨论的、在步骤1290期间的焊接材料的湿润。
灌封剂分配组合件1203一般包含适以利用分配喷头1227传送灌封剂材料(例如，双组份RTV材料(two part RTV material))到接线箱370内部区域的组件，该分配喷头1227已利用起重系统1205将其放在接线箱370和复合太阳能电池结构304上方的正确位置上。一般来说，接线箱370内部区域是在接线箱370已被密封安装在复合太阳能电池结构304之后才形成的。在一实施方式中，利用系统控制器290，将该双组份灌封剂材料中每一组份想要量的灌封剂材料，同时传送到接线箱370内部区域。一般利用灌封剂材料来隔绝太阳能电池的有源区域与接线箱370内的电子接点，使其在所形成的太阳能电池使用寿命期间不会受到外界环境攻击。由于考虑到制造太阳能电池的成本，因此已自动化方式正确地放置及控制所分配的灌封剂材料量可显著地改善装置产率、减少所制造每一装置的劳力及材料成本，并使处理结果具有再现性。
头组合件1206一般包含有视觉系统1221、机器臂抓取器1222、热极组合件1223、盖取回机器臂1226和分配喷头1227。如上述，在一实施方式中，可以使用致动器1205A和系统控制器290而沿着起重系统1205的长度将头组合件1206放在想要位置处。一般来说，视觉系统1221和系统控制器290可利用能移动头组合件1206(Y-轴运动)的起重系统1205和能移动太阳能电池(X-轴运动)的传送器系统1201，透过视觉系统1221内的照相机扫描太阳能电池以发现所形成太阳能电池装置300的一或多特征。视觉系统1221一般包括照相机和其它能找寻、连通及储存在所形成复合太阳能电池结构304内所发现特征的电子组件。举例来说，以视觉系统1221来找寻横向总线外露末端及复合太阳能电池结构304背面玻璃基板361上的开口位置。
一旦以视觉系统1221发现太阳能电池上的想要特征之后，将被机器臂抓取器1222接收的接线箱370放置在复合太阳能电池结构304上并可靠地制作出电子接点(步骤1290)。机器臂抓取器1222一般包括可致动的机器臂抓取元件，其适以接收、留存及放置接线箱370。
热极组合件1223一般包括二或更多个用来传送热而在横向总线356末端(图3C)及接线箱370的电子接点间形成良好电连接的装置。操作时，热极组合件1223与太阳能电池300的位置是使得接线箱370的电子接点可接收到足够的热，使电子接点和/或横向总线356末端的焊接类材料，可熔化而形成强健的电子接点。
盖取回机器臂1226是用来在所有电子接点都制作完成且灌封剂材料被放置在接线箱370内部区域之后，从接收区1211中接收接线箱盖370A，并放置在接线箱370上。此盖取回机器臂1226一般包含一或多个真空末端作用器1226A，用来接收及固持接线箱盖370A使得其可放在形成于接线箱370中的开口上，在接线箱内的热极组合件1223可存取接线箱370内的电子接点。
参照图1、12A～12B，在步骤138中，利用处理顺序1280来完成接线箱黏接处理。如上述，本发明实施方式包含用来形成太阳能电池接点的方法与装置，使得所形成的太阳能电池可容易地且系统性地连接到其它外部装置上，例如其它太阳能电池，以产生电功率。图12B显示处理顺序1280的一种实施方式，其包括数个用来形成太阳能电池装置的电子接点的步骤(即，步骤1282～1294)。本发明范畴并不限于所示处理顺序1280的配置方式、处理步骤数目和次序。
处理顺序1280一般以步骤1282开始，以传送器组合件1204将一或多个接线箱370和/或一或多个接线箱盖370A移动到接线箱附接模块238的接收区1211中。
在下一步骤1284中，制备出用来安装在已经经过处理顺序100的步骤134和/或136处理的复合太阳能电池结构304的接线箱370上。在步骤1284中，将诸如热熔RTV黏剂的黏性材料放在接线箱370的密封剂接收表面上。
在下一步骤1286中，以视觉系统1221合并起重系统1205、头组合件1206、传送器系统1201和系统控制器290一起扫描太阳能电池，以发现横向总线356末端和形成在背面玻璃基板上的开口。
在下一步骤1288中，将接线箱370放在复合太阳能电池结构304上，其又放置在传送器系统1201上，使得接线箱370密封剂接收表面上的黏性材料可围绕背面玻璃基板361内的开口形成密封。在一实施方式中，在步骤1288中，以机器臂抓取器1222从臂1207处拾起接线箱370，并以在步骤1286内从视觉系统1221处接收到的信息，将接线箱370正确地放到横向总线356末端和开口上。在一实施方式中，此机器臂抓取器1222可促使接线箱370和黏性材料在安装期间抵靠着背面玻璃基板361表面。
在下一步骤1290中，放置热极组合件1223(X、Y及Z方向)来传送热到横向总线356末端及接线箱370的电子接点，以形成良好的电连接。
在下一步骤1292中，以头组合件1206中的分配喷头1227、起重系统1205、传送器系统1201和系统控制器290，在接线箱370的内部区域中填满想要量的灌封剂材料。该灌封剂材料(如，聚合材料)一般用来隔绝太阳能电池有源区域与步骤1200期间所形成的电接点，以避免所形成太阳能电池使用期间受到外界环境的攻击。
最后，在步骤1294中，将接线箱盖370A放置在接线箱370上，使得接线箱内部区域可进一步与外界环境隔离。待完成此处理顺序1280后，将太阳能电池传送到装置测试模块240中，以便执行步骤140。
接线箱附接模块238及使用此接线箱附接模块238的方法公开于2008年1月25日申请的美国申请No.61/023,810号中，其内容并入本文作为参考。
太阳光仿真器模块设计与处理
在一实施方式中，装置测试模块240包含太阳光仿真器模块1300，用来定性及测试一或多个所形成太阳能电池的输出。在此种设计中，利用一光源(即，灯1330)和自动探测装置(即，探针组(probing nest 1305))，以各种适合与接线箱370中的接线箱端子371、372产生电接触的组件(图3C)，来测量所形成太阳能电池300的输出。测试期间，为了确保至少部分所形成太阳能电池300有想要的电子特性(如，开路电压、最大功率、短路电流、效率)，将所形成太阳能电池300的有源区域暴露在已知量、想要波长的光线下。如果太阳光仿真器模块1300在所测量的太阳能电池的输出特性中监测到缺陷，可以系统控制器290来采取正确行动或将该太阳能电池剔除。如果所测得的输出满足使用者界定的条件，则在背面玻璃基板361表面上贴上卷标，注明该组件正确测得的电子特性且容许至少该部分形成的太阳能电池继续进行到工艺的下一步骤中。在本发明一方面中，可同时测量多个电池，例如将所形成的2.2×2.6米(如，第8.5代)的太阳能电池切割成二或四个更小尺寸的电池装置。图13A～13B示出太阳光仿真器模块1300的多个方面。
太阳光仿真器一般包含探针组1305、灯1330、起重器1320和封围区1312。在一种设置方式中，如图13A～13B所示，封围区1312是环绕着太阳光仿真器模块1300的测试区1313，使得杂散光(stray light)和反射光不会影响在太阳能电池300上执行的测试处理质量。在此设置中，以自动装置281(在进入和离开图13A～13B页面方向上)将太阳能电池300放在太阳光仿真器模块1300的测试区1313。在一实施方式中，由致动装置(如，线性马达、气缸)以自动化方式将一可缩回的网1315放在形成于封围区1312内的一墙壁1314的开口上以防止外界的光影响测试处理(图13B)。此可缩回的网1315形成为测试区1313的一部分，包围住灯1330及部分的太阳能电池300，以提供均匀、强度一致、具测试再现性及可靠性的光线。
在一实施方式中，优化测试区1313以容许太阳能电池300与灯1330之间的空间在约4.4和6.5米间，但仍可达到成A级认证。封围区1312的墙壁1314上可衬有深色材料(如，毡)使得大部分由灯1330产生的光线能被太阳能电池300所吸收。
在一实施方式中，太阳光仿真器模块1300包含探针组1305，用来连接太阳光仿真器模块1300中的电子组件与太阳能电池接线箱370的接线箱端子371、372，使得可在太阳光仿真器测试期间测量太阳能电池300的电子特性。此探针组1305一般包含4个主要组件。第一元件是一对齐机构，可接收定位在自动装置281上的太阳能电池300并容许该形成的太阳能电池与一已知参考物对齐，使得其能与接线箱端子371、372中的接点形成可靠的电子连接。第二元件是起重器1320或自动化机器臂装置，用来接收并固持已对齐的太阳能电池300使得其可相对于灯1330而主动地位在想要位置并测试，并在测试后回到自动装置281上。第三元件是探针组1305，容许与接线箱端子371、372中的电子接点形成可靠的电子连接。最后，太阳能电池300可包含一或多个元件，其提供能让太阳能电池与太阳光仿真器模块1300中各式组件对齐的基准表面。在一实施方式中，接线箱370包含一或多个表面，用以供太阳能电池对齐的基准参考物，使得能可靠地插入探针组1305内的探测元件且能将太阳能电池300放在正确位置并固持在太阳光仿真器1300中。操作时，以探针组1305内的组件来寻找并探测接线箱端子371、372以及感应太阳能电池的温度，以提供常规化后的温度读数。一旦完成测量后，即断开探针组1305，并将太阳能电池放回到自动装置281上，贴上标签并将面板移离系统。
在一种设置中，太阳光仿真器模块1300也包含参考电池1311，用来接收自灯1330发射出来的光线。系统控制器290可使用参考电池1311来监控灯1330的输出。
在太阳光仿真器1300的一种实施方式中，在测试期间，以起重器1320垂直置放太阳能电池300，使得从灯通往太阳能电池300的光线路径实质上是水平的。一般相信此水平的光线路径可改善服务性，因为如果灯失效了，使用者不需爬到工具内来更换灯泡，并可降低工具的整体占地面积。在一实施方式中，起重系统1320包含臂1321、旋转致动器1323、参考电池1311和基板支撑元件1322。基板支撑元件1322可以是与臂1321耦接并适以在测试期间用来接触及固持背面玻璃基板361的一部分的真空抓取元件。旋转致动器1323一般用来为基板支撑元件1322定位以从自动装置281中接收太阳能电池300(图13A)，并利用常规的机械性致动器(未示出)使其朝向想要方向(如，图13B中的垂直方位)以接收从灯1330所发出来的光线。
一般认为对于2.2×2.6米的太阳能电池300来说，常规的测试方式在测试期间会需要＞6.5米的灯。所传送的光能的水平设置方式让太阳能电池可更容易地与灯1330对齐，因此可确保太阳能电池模拟测试结果可以很精确。
在一实施方式中，太阳光仿真器模块1300是设计来可同时测试并纪录多个太阳能电池的输出。因此，太阳光仿真器模块1300中起重器1320和探针组1305的设计是用来同时在每一太阳能电池300上接收每一接线箱370。这种多个太阳能电池测试配置使得生产线200可形成一大型太阳能电池(其可被切割成较小尺寸)并在不需使用者介入的情况下以自动化方式同时进行测试。此种设计也可改善太阳光仿真器1300的可靠度、产出率和效率，以及制造太阳能电池的过程。
此外，在一实施方式中，太阳光仿真器模块1300含有自动贴标装置，用以在测试后将标签固定在每一测试过的太阳能电池上。此标签一般包含每一所形成电池的独特序号、此太阳能电池的电子特性(即，开路电压、最大功率、短路电流、效率)和任何相关的安全信息。
质量测试的实例公开于2008年1月10日申请的美国申请NO.61/020,304号中，其内容并入本文作为参考。
太阳能参数测试器模块及处理
参照图1、2A，在一实施方式中，处理顺序100的步骤140包含数个测试及分析步骤，例如用来测试及分析各区域或测试各结构(形成在一部分太阳能电池装置上)的步骤111和123。一般来说，测试结构可以是形成在或定位在基板302的层的区域或划线区的测试结构，其设计来提供有关在生产线200内实施的各种处理的信息。图14A示出了可与一或多所述实施方式并用的所形成测试结构1405的实例之一。图14A是一测量组合件1461的横截面图，用来测量电阻测试器结构1405的背接触层350(形成在基板302的沉积层上)的电子特性。图14B示出依据本发明一实施方式中，测试结构1405的顶视图。此测试结构1405包含TCO层310、第一p-i-n结320和背接触层350，均沉积在基板302上。基板302上所形成的太阳能电池的有源区域是透过隔绝沟槽1431而与测试结构1405隔离。可以利用在基板302上形成其它太阳能电池时与形成隔绝沟槽381A～381C(图3E)相同的材料移除方法或划线法来形成隔绝沟槽1431。用来在基板的一或多个区域上形成其它类型测试结构的实施例及用来帮助取得合格的太阳能电池形成工艺的方法描述在2008年4月7日申请的美国申请No.61/043,060号中，其内容并入本文作为参考。
如图2A所示，太阳能电池生产线200可包括太阳能参数测试(SPT)模块1400，用来在太阳能电池形成过程的不同时期，以自动化方式测试及分析太阳能电池装置的各个区域。虽然图2A示出离线配置的SPT模块1400，其中该模块并未连接到太阳能电池生产线200的自动化硬件上，这一配置并不限制本发明的范围。此外，在一实施方式中，此SPT模块1400是可转移式地连接到太阳能电池生产线200的一或多个自动化装置281(如，输送带、基板处理机器臂)，使得SPT模块1400可以自动化方式接收(可能还可送回)太阳能电池到生产在线。在一实例中，此SPT模块1400的位置是可以自动化方式，从放在清洁模块210与处理模块212间的自动化装置281中接收基板。在另一实例中，此SPT模块1400的位置是可以自动化方式，从放在划线模块220与质量确保模块222间的自动化装置281中接收基板。
图14C标出可用来执行处理顺序1490的SPT模块1400的一或多个实施方式。图14C是一典型SPT模块1400的等角视图，其包括测试组合件1410和自动化组合件1420，两者均与系统控制器290连通。测试组合件1410一般包含支撑架或支撑结构1411，其适以支撑并固持透过系统控制器290的指令而在SPT模块1400中执行一或多个测试的各种组件。在一实施方式中，此测试组合件1410一般包含视觉系统1440、太阳能电池效率模块1450、电阻测量模块1460和光源1470，它们均与系统控制器290连通。
在一实施方式中，如图14C所示，以可手动式移动且连接到SPT模块1400的基板支撑台1480将太阳能电池传送到SPT模块1400中，使得基板(如，装置基板303)可被自动化组合件1420接收然后进行测试。在另一实施方式中，以自动化装置281来取代基板支撑台1480，以容许SPT模块1400连接到太阳能电池生产线200的一或多个自动化组件，使得每一基板能透过系统控制器290传送来的指令被自动化地处理。
参照图14C，在一实施方式中，自动化组合件1420含有传送带，其具有多个常规自动化传送滚轮1421，该滚轮用来以受控及自动化方式将太阳能电池装置定位于SPT模块1400内。在另一实施方式中，自动化传送滚轮1421包含一系列带，其用于支撑及定位装置基板303。
自动化组合件1420也包含多个无摩擦支撑元件1422，其安装在自动化组合件1420内的支撑结构上用以在基板对齐和或测试处理期间，经由最少接触和摩擦基板表面的方式来支撑、移动及放置太阳能电池。在一种设置方式中，多个安装在可移动结构上的自动化传送滚轮1421，透过常规致动组合件在滚轮1421与无摩擦支撑元件1422间的相对运动而将太阳能电池放置在无摩擦支撑元件1422上或自无摩擦支撑元件1422中移出。无摩擦支撑元件1422可包含气体接收室，该接收室具有一或多个气室表面，该表面上有多个孔洞形成于其中。操作时，该孔洞能由气体接收室传送气体(如，氮气、空气)到放置在气体接收室上方的基板表面。由该些孔洞所传送的气体可用来“无摩擦地”支撑基板在气室表面，使得其可在不接触或磨损基板表面的情况下移动及对准。使用无摩擦支撑元件1422也容许更精确地控制基板的移动(相对于输送带系统来说)，因为对齐期间，大面积基板在X方向和Y方向上的小移动并不会像受摩擦力影响很大。
在一实施方式中，自动化组合件1420也有各种对齐与抓取元件1423，用来在SPT模块1400中对齐、置放和或移动基板。在一实施方式中，此自动化组合件1420包含一或多个单独的可移动的抓取元件1423，用来在处理期间对齐、固持和/或移动太阳能电池。在一实施方式中，此自动化组合件1420有包含一或多个基准面搜寻元件，用来让基板边缘可与此自动化组合件1420内一已知位置对齐。
在一实施方式中，自动化组合件1420也包含视觉系统1440，用来精确地对准该至少部分成形的太阳能电池有源区域与SPT模块1400内所发现的元件。一般来说，视觉系统1440和系统控制器290可透过相对于视觉系统1440的一或多个照相机来移动太阳能电池，可找出装置基板303上的一或多个特征。在一种设置方式中，利用可进行X和Y方向移动的抓取元件1423和无摩擦支撑元件1422，以视觉系统1440扫描太阳能电池。视觉系统1440一般包括至少一个照相机及其它电子组件，可找寻、连通及储存在装置基板303上找到的特征位置。举例来说，可使用视觉系统1440来找出各种形成的结构和其它形成在基板上沉积层的划线特征(如，在步骤108、114和120中的激光划线)。因为步骤102所接收的基板302公差，可相对玻璃基板的一或多个边缘来定位划线标记，使得变异度会影响太阳能生成过程中的装置产率。一旦透过视觉系统1440找出太阳能电池上的想要特征后，可重新定位太阳能电池使得装置基板303可被放置在想要位置，并在所形成基板的一或多个测试结构上执行各种测试步骤。
在一实施方式中，利用视觉系统1440和系统控制器290的软件来监视和/或分析测试结构1405内划线标记的不对齐情况。在一实施方式中，以视觉系统1440来放大并显示测试结构，例如测试结构1405，使得操作员可分析划线的膜层性质和不对齐情况。在另一实施方式中，利用视觉系统1440和系统控制器290来分析从测试结构中接收到的测试结果，接着自动修正太阳能电池300形成过程中的不想要的处理结果。
参照图14A及14C，电阻测量模块1460一般包含测量组合件1461和多个接脚1451～1454(用来探测欲加以分析的测试结构)。测量组合件1461可包含一或多个电压源(连接到二或更多个接脚)，一或多个电流源(连接到二或更多个接脚)，一或多个电压测量装置(连接到二或更多个接脚)和/或多个电流测量装置(连接到一接脚)。在一实施方式中，该接脚1451-1454为一列“弹簧单高跷式(po-go)接脚”，用以多次接触诸多不同基板测试结构上各想要区域。一般来说，电阻测量模块1460含有接脚支撑结构，其可在一或多个方向上被致动并放置在一或多个方向上，使得二或更多个接脚可接触基板302上测试结构的多个想要点。在一实施方式中，该接脚支撑结构包含多个接脚(如，＞100个接脚)，适以同时探测形成在基板上的每一测试结构。
太阳能电池效率模块1450一般包含一或多个以光源1470来分析部分成形的太阳能电池的效率的组件。在一实施方式中，如图14C所示，光源1470放在基板一侧上，该侧在适以用来探测的电阻测量模块1460的对面侧。太阳能电池效率模块1450一般是自动化组合件，可与电阻测量模块1460中的接脚和光源1470并用，以分析部分成形的太阳能电池的电子特性。
在一实施方式中，SPT模块1400包含基板鉴别装置，例如条形码读取器，可用来鉴别及登录模块内为每一测试基板所收集的资料，使得日后可分析并评估趋势和/或其它基板处理信息。所收集的测试数据和条形码信息可储存在系统控制器290的一或多个储存装置内的一或多个数据库中，或从其中提取，并以系统控制器290内的软件进行管理。
参照图1、14A和14C，在步骤111或123中，以一系列的次顺序步骤或处理顺序1490来完成测试太阳能电池处理。图14D显示处理顺序1490的一种实施方式，其包括多个步骤(即，步骤1491～1497)，用来测试太阳能电池形成处理的多个方面。本发明范畴并不限于在此所述的处理顺序1490的配置、处理步骤的数目及处理步骤的次序。
处理顺序1490一般以步骤1491开始，其中以机器臂装置将一或多个太阳能电池(以下称基板)移入到SPT模块1400的入口，使得自动化传送滚轮1421可接收并放置太阳能电池。该自动化传送滚轮1421也适以接收多个已经过步骤102～130处理的基板。利用系统控制器290传送到一或多个驱动机构(其耦接到自动化传送滚轮1421)的指令来控制基板的移动。
在下一步骤1492中，沿着自动化传送滚轮1421移动基板，直到基板前缘可被前缘粗停组合件内一可移动的终止元件及光感应器和/或位置感应器感应到为止。此前缘一般是指与移动方向“Aio”垂直的太阳能电池边缘(图14C)。
在下一步骤1493中，将基板下降到由流经无摩擦支撑元件1422中多个孔洞的气体所创造出来的气垫(gas cushion)上。以可升高且抬起该些自动化传送滚轮1421的一或多个致动器将基板下降到该气垫上。一旦将基板放置在气垫上，即可利用一或多个抓取元件1423使基板与一基准面组件对齐。在一实施方式中，以该一或多个抓取元件1423中的伺服马达来控制，以将太阳能电池放在SPT模块1400内的想要位置处。此抓取元件1423的伺服控制让基板可被放置在X和Y方向上，使得可于下一步骤中以视觉系统1440进行精确地对齐与修正。
在下一步骤1494中，可在形成于基板的特征与SPT模块1400中的组件间达成精确地定位与对齐。在一实施方式中，让各划线可相对于SPT模块1400中各组件在X方向、Y方向和角度上对齐。利用视觉系统1440所收集的数据及由系统控制器290传送到伺服控制的抓取元件1423的控制信号来调整上述X方向、Y方向和角度上的对齐程度。视觉系统1440一般包含至少一个照相机及其它电子组件，可随着一或多个致动组合件1420移动基板时，找寻、连通及储存在太阳能电池基板上找到的特征位置。如上述，因为玻璃基板公差的关系，划线标记的位置可能改变，此将会影响太阳能电池形成过程中的装置产率。
在下一步骤1495中，一旦太阳能电池已对齐后，即可利用一或多个抓取元件1423将其固持在该位置。一旦抓取元件1423抓住一部分的基板后，其它多余的抓取元件1423即可与太阳能电池基板分开。该一或多个抓取元件1423一般适以抓住太阳能电池的一或多个非有源区域，例如在步骤126中太阳能电池边缘未被删除边缘模块226遮住的区域。在一实施方式中，在抓取元件1423已抓住太阳能电池的一或多个部分后，以视觉系统1440重新检查太阳能电池的位置，以确保太阳能电池仍保有想要的对齐程度。
在下一步骤1496中，利用电阻测量模块1460、电池效率模块1450、视觉系统1440和/或光源1470来探测及分析该一或多个测试结构。
在下一步骤1497中，待已于基板上完成步骤1491～1496之后，抓取元件1423即可放开太阳能电池基板并升高该自动化传送滚轮1421以自无摩擦支撑元件1422中接收基板。待自动化传送滚轮1421接收基板后，即可关闭流入无摩擦支撑元件1422中的气体并以自动化传送滚轮1421移动基板离开SPT模块1400回到生产线200中。利用自系统控制器290传送到一或多个驱动机构(与自动化传送滚轮1421耦接)的指令来控制基板的移动。
另一种系统度量与分析组件
装置测试模块240除了包含上述的太阳光仿真器模块1300和/或SPT模块1400之外，也可包含其它用来控制生产线200的数据收集与分析技术。在一实施方式中，装置测试模块240也可包括能测量光伏装置中所有材料的量子效率、颗粒、层电阻(Rs)、材料组成、沉积膜厚度、外形测量、FTIR、SEM、TEM、掺杂浓度、晶粒结构、热测量、光化学测量、光机械与应力测量、缺陷密度、电化学测量、电/霍尔效应测量、及光导性。利用度量方法或装置来测量光电池制造过程，有助于改善循环时间、系统可利用率、装置产率和处理顺序的效率。
在一实施方式中，提供用来管理工厂及提取工厂数据并度量的软件，来创造出有用的光电电池生产线。在每一测量步骤之后，使用度量工具来测量所制造PV电池(最终会制成太阳能电池)的特征或状态。可以在线(在处理顺序流程中)或离线(将基板从处理流程中移出)方式执行各种度量步骤。
在太阳能电池生产线200的一种实施方式中，使用一或多种光成像技术来分析太阳能电池生成过程的效率、所形成太阳能电池的缺陷、颗粒或其它重要的处理参数。在一方面，可使用各种光学技术(例如，暗域光成像、亮域光成像、X射线光谱技术和IR辐射测量)来分析整个处理顺序100各阶段中的一或多个基板的性质。光测量技术一般包括将一或多个光源射向基板并测量自整个基板表面或其中一区域散射、穿透、反射和/或吸收的光。在一实施方式中，工厂自动化设备可以储存多个已处理基板的各种光学测量结果，使得其可与其它基板比较，以找出太阳能电池生产线200中一或多个元件(例如，机器臂、沉积腔室和划线模块)的趋势或问题。可在处理顺序各阶段执行光测量技术，以帮助分析处理问题已减少残渣、改善装置产率及改进太阳能电池效能。
在一或多个划线模块(如，划线模块208、214及220)的一种实施方式中，使用一种光学测量技术来分析这些材料移除模块的效率。当使用激光源来磨除基板表面上的材料时，这些技术特别有用，因为可测量及分析这些光线的穿透性与散射性，以确保其结果会与所有处理基板类似。图16是一划线模块(如，划线模块208、214及220)的一部分的示意图，示出有助于控制在其中执行的划线处理的光学检测硬件组合件1620的一种实施方式。此光学检测硬件组合件1620包含穿透光感应器1621(如，光导型感应器)，可用来监控激光源1610所发出来的光1611穿透装置基板303的光强度，使得可利用系统控制器290监控及分析划线处理过程中的强度变化。在一实例中，如图16所示，可以利用划线处理在背接触层350上形成隔离沟槽381C(图3E)。以来自感应器1621的监测信号来确保划线处理结果是在想要范围内，如果不是的话，调整激光源1610的输出来修正划线处理期间电力的变异。在另一实施方式中，利用一或多个散射光感应器(如，感应器1622、1623)来测量来自激光源1610的光1611的散射情形，以进一步了解工艺的效率。可将系统控制器290所收集的数据储存起来和/或做进一步分析。
在清洁模块(如，清洁模块206、210及230)的一种实施方式中，在用过的清洗水或用过的清洁溶液处设置一或多个感应器来监控基板的清洁程度和/或工艺终点。在此配置中，使用导电率、液体光学颗粒测量技术、pH、ORP或其它类似技术的一或多种来监控从一或多个腔室排出的排出液体，以了解被处理基板的状态或处理腔室的“清洁程度”。
支撑组件附接模块设计和处理
图15A标出复合太阳能电池结构304的一种实施方式，该复合太阳能电池结构304具有一或多个黏接在基板(例如复合太阳能电池结构304的背面)上的支撑组件。在生产线200的一种实施方式中，有一或多个狭长形支撑元件1520被固接在复合太阳能电池结构304的表面上。一般来说，此狭长形支撑元件1520具有一截面形状足以在典型环境加载条件下支撑太阳能电池面板，但又具备充分的可挠性使正常操作期间，太阳能电池面板感受到的最大应力可减至最小。狭长形支撑元件1520也可透过能承受显著环境负载(如，卷绕上载)但又具有足够挠性可使太阳能电池面板应力变小的强力黏胶或双面胶带而黏接或黏附。该支撑元件也可具有一或多个可提供耐腐蚀的涂层。在此所述的太阳能电池面板或太阳能电池尺寸并无特别限制，且可具有2.2米×2.6米面积的光接收表面。
图15A是一种太阳能面板安装配置1500的示意图。在此种配置中，狭长形支撑元件1520是经由支撑托架1515而附接到横向支撑梁1505上。复合太阳能电池结构304沿着此复合太阳能电池结构304的非光线接收表面的长度而黏合到狭长形支撑组件1520上。此复合太阳能电池结构304可还经由末端架1530固持在复合太阳能电池结构304的边缘。在此实施方式中，示出两个跨越太阳能电池结构304的狭长形支撑元件1520，但是，其它实施方式中则可包括任何数目的跨越太阳能电池结构304的狭长形支撑元件1520。包含复合太阳能电池结构304及黏接的狭长形支撑元件的实例公开在2008年3月14日申请的美国申请No.61/036,691中，及2008年2月14日申请的美国申请No.61/028,795中，其全文在此并入作为参考。
图15B是能够以自动化或半自动化方式将狭长形支撑元件1520黏接到太阳能电池表面的支撑结构附接模块241的平面图。此支撑结构附接模块241大体包括清洁区1560、干燥区1570和轨道附接区1580及附接段1590，它们均利用自动化系统1550而以可传送的方式连结在一起。一般来说，支撑结构附接模块241定位为可从与装置测试模块240连接的自动化装置281中接收复合太阳能电池结构304，执行支撑结构附接处理(步骤141)，接着依循路径Ai和Ao将基板传送到卸载模块242中。
自动化系统1550通常是用来支撑并传送太阳能电池穿过支撑结构附接模块241各个区段的传送器系统。在一实例中，如图15B所示，此自动化系统1550包含一系列的由系统控制器290所传送来的指令加以控制的致动输送带1555。在一实施方式中，自动化系统1550组件与所述自动化装置281类似。
在支撑结构附接处理的第一步骤中，清洁模块可对背面玻璃基板361执行一或多个清洁与准备处理，使得该狭长形支撑元件1520能在后续步骤中被可靠地附接。此清洁及准备处理包括以清洁流体冲洗背面玻璃基板361、气体冲洗表面以移除颗粒物和/或施加有助于促成在太阳能电池基板表面与狭长形支撑元件1520之间形成附接的引物(primer)或其它材料(如，黏胶)。在一实施方式中，从一或多个来源容器1561经由喷嘴1562传送清洁流体或引物材料到此复合太阳能电池结构304的表面。
在下一步骤中，将复合太阳能电池结构304传送到干燥区1570，将复合太阳能电池结构304干燥并移除任何可能影响附接处理的污染物。在一实施方式中，此干燥区1570包括抽气柜1573和排气装置1572(如，风扇)，能够透过将清洁溶液挥发和/或收集清洁期间所用引物材料或其它化学物而来的蒸气，而干燥基板表面。
在下一步骤中，将复合太阳能电池结构304传送到轨道附接区1580，其中利用机器臂装置1581将狭长形支撑元件1520放在复合太阳能电池结构304上。机器臂装置1581可以是传统的机器臂装置，其设置成可从一接收区(未示出)接收狭长形支撑元件1520并将其放在复合太阳能电池结构304的想要位置上。在一种实施方式中，在将狭长形支撑元件1520放在复合太阳能电池结构304之前，先在狭长形支撑元件1520的黏接表面上涂上一定量的黏胶或类似胶带的材料，该黏接表面是与将被机器臂装置1581放置抵靠在复合太阳能电池结构304的表面。
在下一步骤中，将复合太阳能电池结构304传送通过附接段1590，该附接段为狭长形支撑元件1520抵靠在复合太阳能电池结构304的表面上之处，该复合太阳能电池结构304则以一或多个自动化滚轮1591支撑在自动化系统1550中。在一实施方式中，该对自动化滚轮1591的重量是能提供想要的负载力量到狭长形支撑元件1520与复合太阳能电池结构304上，以确保用来将狭长形支撑元件1520黏接到复合太阳能电池结构304上的元件彼此可接触。在另一实施方式中，由致动器(未示出)致动的该对自动化滚轮1591及复合太阳能电池结构304被自动化系统1550组件供料通过自动化滚轮1591的速度则由系统控制器290来控制。接着，可利用一或多个自动化系统1550组件将复合太阳能电池结构304传送通过卸载模块242。
自动化及环境控制
生产线200(图2A-2C)的另一方面是系统接收“原始”未经处理的基板并执行自动化处理，以形成完整、具有功能且经过测试的太阳能电池并可被运送到终端使用者的能力。为移动太阳能电池基板通过各处理站，可利用多个机器臂、传送器及其它自动化装置来控制每一基板如何通过生产线200。在一实例中，生产线200被配置成通过系统的处理流程会大致依循路径“P”运行，如图2A所示，或依循图2B及图2C所示的路径P1至P18。一般来说，利用多个自动化装置281来执行各基板通过生产线200的运动，该自动化装置281适以透过系统控制器290传送来的指令来移动及放置基板，使其可被一或多个处理模块(如，组件符号202、206、208、210、212、218等)接收或位于该一或多个处理模块内。自动化装置281一般包括适以移动或放置基板的机器臂装置或输送器。在一实例中，自动化装置281是一系列传统的基板输送器(如，滚轮式输送带)和/或机器臂装置(如，6-轴机器臂、SCARA机器臂)，用来移动及放置基板在想要位置。可用在太阳能电池生产线的双臂末端作用器的实例之一，例如2006年2月6日申请的机器臂，描述于美国专利申请No.11/421,793，在此并入作为参考。在一实施方式中，一或多个自动装置281也包括一或多个基板举升组件或开合桥式传送器，以容许将在一想要的处理腔室上游的基板传送通过可能阻挡此基板通过生产线想要位置的另一基板。如此，基板通往各处理腔室的移动将不会被其它等待被传送通往另一处理腔室位置的基板所阻碍。
参照图1、2A及6，在太阳能电池生产线200的一实施方式中，插设有一或多个集结器211以提供基板通过太阳能电池生产线200的缓冲效果。此集结器211大致具有多个可用以支撑基板并可被自动装置281取回的基板支架。如图2A所示，在一实施方式中，太阳能电池生产线200具有至少一个集结器211(如，图2A所示的集结器211A)，其位于处理模块212中的一或多个群集工具212A～212D之前。在太阳能电池制造期间，一般希望在集结器211A中载入二或更多个基板，以确保该一或多个群集工具212A～212D具有稳定供应的基板，并提供一收集区，以在该一或多个群集工具212A～212D坏掉或停机时，储存来自上游处理的基板。
在一实施方式中，太阳能电池生产线200具有至少一个位于处理模块212之后的集结器211。在制造期间，集结器211B收到从处理模块212离开的基板，让基板有充分的时间冷却，提供稳定的基板数给背接触沉积腔室218，和/或提供收集区，以在如果该背接触沉积腔室218坏掉或停机时储存来自处理模块212的基板。在一实施方式中，如上述，想要监测和或主动控制离开自动装置281的基板温度，以确保形成内联的步骤114结果可再现。在一方面，想要确保离开集结器211B或抵达划线模块214的基板温度在约20℃至约25℃之间。在一实施方式中，想要将基板温度控制在约25+/-0.5℃。在一实施方式中，将集结器211B配置成可固持至少约80片基板。在太阳能电池生产线200的一般正常运作中，集结器211B大约有一半的空间是闲置的，以便在下游模块被取下进行维修时可作为缓冲之用。
在一实施方式中，太阳能电池生产线200具有至少一个位于划线模块214之后的集结器211。在制造期间，集结器211C被用来提供稳定数目的基板到接触沉积腔室，和/或提供从处理模块212中离开的基板一个储存的空间，如果该背接触沉积腔室218坏掉或停机或是无法赶上划线模块214的产率之用。在一实施方式中，如上述，想要监测和/或主动控制离开集结器211C的基板温度，以确保形成背接点的步骤结果120可再现。在一方面，想要确保离开集结器211C或抵达接触沉积腔室218的基板温度在约20℃至约26℃之间。在一实施方式中，想要将基板温度控制在约25+/-0.5℃。在一实施方式中，想要是将一或多个集结器211C配置成可固持至少约80片基板。
在一实施方式中，太阳能电池生产线200具有至少一个位于处理模块218之后的集结器211。在制造期间，集结器211D被用来提供稳定数目的基板到划线模块220中，和/或提供从处理模块218中离开的基板一个储存的空间，如果该划线模块220坏掉或停机或是无法赶上处理模块218的产率时之用。在一实施方式中，如上述，想要监测和/或主动控制离开集结器211D的基板温度，以确保形成背接点的步骤120结果可再现。在一方面，想要确保离开集结器211D或抵达划线模块220的基板温度是在约20℃至约26℃之间。在一实施方式中，想要将基板温度控制在约25+/-0.5℃。在一实施方式中，想要是将一或多个集结器211D配置成可固持至少约80片基板。
控制系统设计
本发明实施方式也可提供包括有一或多个集结器的自动化系统，其可控制在太阳能电池制造处理顺序中的基板、材料及处理腔室位置的流动。也可利用自动化系统来控制或客制化在系统中实时形成的每一完整装置的性质。也可使用此自动化系统来控制系统的开机和解决问题机制，以减少基板碎片、改善装置产率及改进制造基板的时间。
图7是系统控制器290保持各式控制特征的一实施方式的简图。在一实施方式中，系统控制器290包含一专门处理基板处理策略的工厂自动化系统(FAS)291，可控制指派基板进入或通过系统各部分以及为各维修活动进行排程。FAS可控制并从控制架构的数个组件中接收信息，例如，从材料处理/控制系统(MHS)295、企业资源(ERP)系统292、预防维护管理(PM)系统293、数据获取系统294中接收信息。FAS 291一般提供对工厂、反馈控制、向前供料控制、自动化处理控制(APC)和统计处理控制(SPC)技术完整的控制和监视，以及其它连续改良技术来改善工厂产率。
MHS系统295一般控制系统内各式模块的实际移动及接口以控制一或多个基板移动通过系统。MHS系统295将会与多个可程序化逻辑控制器(PLC)互动，该PLC控制每一任务的移动与在太阳能电池生产线200中执行的处理的各种小变化。MHS和FAS系统可使用向前供料控制或其它自动控制逻辑来控制及处理基板通过系统的系统性移动。由于制造太阳能电池的成本是一般关注的焦点，因此减少生产线成本是一项需要解决的重要议题。在一实施方式中，MHS系统295使用一种便宜的可程序化逻辑控制器(PLC)网络来执行较低阶的控制工作，例如控制生产线200中的该一或多个自动化装置281及控制该一或多个模块296(如，接线箱附接模块238、热压釜模块236)。利用此种方式配置的装置还有一项优点，就是PLC一般都很可靠且容易升级。在一实例中，MHS系统295适以经由MHS系统和监控者控制器297(其也为PLC类型装置)传送来的指令来控制基板移动通过自动化装置281中的不同群或区298。
ERP系统292专门处理在制造太阳能电池装置期间遇到的各种经济与支持类型功能。ERP系统292可用来确保在处理顺序内每一模块可供运用一段特定时间。ERP系统292可控制及告知使用者生产在线各种目前及未来可能出现的问题。在一实施方式中，ERP系统292可以预测及订购制造程序中会用到的耗材。ERP系统292也可用来回顾、分析并控制系统的产率，以便改善所形成装置的利润。在一种实施方式中，ERP系统292是与SAP整合，以命令及控制耗材、残渣或其它材料相关议题的管理。
PM管理系统293一般用来控制排程与取下系统各组件以进行维修的事项。因此可用PM管理系统293来协调在生产线相邻模块中执行的维修，以确保生产线的待机时间或生产线的旁支变得最小。在一实例中，想要取下群集工具212B及其相关的入口自动化装置281来减低两者不必要的待机时间(当任一组件无法提供服务时)。当准备执行预防性维修作业时，一般可一起操作PM管理系统293和ERP系统292，以确保所有个别零件及其它耗材都已完成采购并正在等待维修人员。
在一实施方式中，FAS 291也被耦接到数据提取系统294，用以接收、储存、分析及报告从每一处理工具收集到的数据，也可利用在线度量数据、离线度量数据及其它指示来确保在基板上执行的处理具有再现性且合乎规格。可分析从网络入口/感应器或外部资源(如，外部系统(ERP、远程源))收集到的输入与输出数据，以分配到太阳能电池生产线的想要位置和/或整合到处理顺序的各区域，来改善循环时间、系统或腔室利用率、装置产率及处理效率。一种实施方式，提供工厂自动化软件来控制光电电池制造设备。自动化将提供WIP数据储存与分析。序号追踪与数据储存。软件将具有执行数据收集分析的能力，以改善产率和与ERP间的连结，用以帮助预测、WIP计划、销售、担保付款及防御和现金流分析。
虽然本发明已参照实施方式公开于上，但在不悖离本发明精神范畴下，仍可对本发明实施方式进行各种改良与修饰，这些改良与修饰仍为本发明申请专利范围的范畴。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种自动化整合式太阳能电池生产线，包括：
一基板加载站，用以加载多个基板到该整合式生产在线，该整合式生产线包括多个自动化装置，该些自动化装置经设置以沿一路径连续地传送基板；
一前接触隔离模块，其沿该路径设置，且设置于该基板加载站下游，并且适以蚀刻沉积于其上的一前接触层，以于其间提供隔离；
多个群集工具，其沿该路径设置，且设置于该前接触隔离模块下游，并且具有至少一个处理腔室适以在该基板的一表面上沉积一含硅层；
一内联形成模块，其沿该路径设置，且设置于该多个群集工具下游，并且适以蚀刻该含硅层；
一或多个金属沉积腔室，其沿该路径设置，且设置在该背接触隔离模块下游，并且适以在该含硅层上沉积一金属层；
一背接触隔离模块，其沿该路径设置，且设置在该一或多个金属沉积腔室下游；
一或多个边缘删除模块，其沿该路径设置，且设置在该一或多个金属沉积腔室下游，并且适以从基板的周围区域移除材料；
一连接线附接模块，其沿该路径设置，且设置在该一或多个材料移除腔室下游；及
一积层装置，其沿该路径设置，且设置在该连接线附接模块下游，并且适以将第二基板黏接到该第一基板，这透过施加热及压力到该第一和第二基板而实现，而在该第一和第二基板间夹设有该含硅层与一黏接层。
2.权利要求1所述的自动化太阳能电池生产线，还包括配置于该积层装置下游的一热压釜。
3.权利要求2所述的自动化太阳能电池生产线，其中该热压釜包括：
一容器；
一压缩器，其与该容器的处理区流体连通且适以在大于13巴的压力下将该第一基板、第二基板以及黏接层暴露至一气体；
一加热组件，其设置在该处理区内；
一基板支撑件，适以支撑多个在该处理区内已黏接在一起的第一和第二基板；以及
至少一个间隔物，其适以定位每一该多个第一及第二基板，该多个第一及第二基板在于热压釜中的处理期间已以隔开的关系黏接在一起。
4.权利要求1所述的自动化太阳能电池生产线，其中该连接线附接模块包括：
一基板搬运装置，适以将该基板从第一位置传送到第二位置；
一视觉系统，其经设置以观看该基板的该表面；
二或更多个导电元件沉积装置，每一该导电元件沉积装置适以在当该基板搬运装置将该基板由该第一位置移动到该第二位置时，实质地同时放置导电元件到形成在该基板的该表面上的该导电层上；以及
二或更多个焊接点，其经定位以提供热至设置在该导电层上的至少一个该导电元件的二或更多个区域。
5.权利要求1所述的自动化太阳能电池生产线，还包括一或多个测试模块，其中每一该一或多个测试模块包括：
多个接脚；
一测量装置，与该多个接脚中的至少一个接脚彼此为电连通；
一视觉系统，其经设置以观看该基板的一表面，且适以利用一照相机、一控制器和一或多个机器臂装置来观看形成在该基板上的多个特征结构；及
一致动器，适以相对于该基板来放置该些接脚，使得该些接脚可与该基板想要的表面形成电接触。
6.权利要求1所述的自动化太阳能电池生产线，还包括一太阳能电池支撑结构附接模块，其包括：
一清洁区域，其设置于该积层装置的下游，并且经设置以从该第二基板移除污染物；
一轨道附接区域，其具有一自动化机器臂装置，该自动化机器臂装置适于将一狭长形支撑组件放在该第二基板上；
一附接段，其具有一自动化滚轮，该自动化滚轮适以促使该狭长形支撑组件抵靠该第二基板；以及
一自动化系统，其经设置以传送该第一及第二基板穿过该清洁区域、该轨道附接区域以及该附接段。
7.一种在自动化整合式太阳能电池制造系统中处理太阳能电池基板的方法，包括：
将一基板加载至自动化整合式太阳能电池制造系统中，该系统包括多个自动化装置，该些自动化装置经设置以沿一路径连续地传送基板；
在沿该路径设置的一群集工具中，沉积多层光吸收层到具有沉积于其上的一前接触层的一基板的一表面上；
在沿该路径设置的一第一划线模块中，从该基板的一表面上的一区域移除至少一部分的该些光吸收层以形成多个贯穿其中的内联；
在沿该路径设置的一处理模块中，沉积一导电背接触层在该些光吸收层上及贯穿其中形成的该些内联中；
在沿该路径设置的一第二划线模块中，从该基板的该表面上的一区域移除至少一部分的该背接触层，以形成该背接触层的多个隔离区；
在沿该路径设置的一黏接模块中，黏接一背面玻璃基板到该基板的该表面上，以形成一复合结构；
将该复合结构放置在沿该路径设置的一热压釜腔室的处理区内；以及
加热该复合结构并传送一气体到该热压釜的该处理区内，以形成该背面玻璃与该基板间的改良式黏接。
8.权利要求7所述的方法，进一步包括：
在黏接一背面玻璃基板的该步骤之前，附接二或更多条总线线至该基板，其中附接该二或更多条总线线包括：实质上同时将二或更多个金属带放置在该导电背接触层的二或更多个区域上，以及将部分的该二或更多个金属带黏接至该导电背接触层。
9.权利要求7所述的方法，进一步包括：
在沿该路径设置的一边缘删除模块中，移除一部分的该些光吸收层与围绕至少该基板周围的该背接触层，以提供一隔离区域。
10.权利要求7所述的方法，进一步包括：
在将一背面玻璃基板黏接至该基材的该表面之前，实质上同时将二或更多条总线列放置在该背接触层上；以及
在一接线箱中的一导电元件及该二或更多条总线的一条总线之间形成一黏接。
11.一种在自动化整合式太阳能电池制造系统中处理太阳能电池基板的方法，包括：
沉积多层光吸收层到具有沉积于其上的一前接触层的一基板的一表面上，其中该沉积多层光吸收层包括：
在耦接至一第一群集工具的第一处理腔室中，在该基板的该表面上形成p型含硅层；
从该第一处理腔室将该基板传送至耦接至该第一群集工具的至少四个第二处理腔室的其中一个腔室；以及
在该些至少四个第二处理腔室的其中一个腔室中，在该p型含硅层上形成本征型含硅层以及n型含硅层；
使用第一划线模块从该基板的该表面上的一区域移除至少一部分的该些光吸收层以形成该些多个贯穿其中的内联；
使用处理模块沉积一背接触层在该些光吸收层上及贯穿其中的该些内联中；
大体同时使用设置在边缘删除模块中的二或更多个材料移除装置，从该基板的该表面上的二或更多个区域移除至少一部分的该背接触层以及至少一部分的该些光吸收层；以及
使用黏接模块黏接一背面玻璃基板到该基板的该表面上，以形成一复合结构。
12.权利要求11所述的方法，进一步包括：
加载一基板，该基板具有设置在该基板的该表面上的一前接触层；
清洁该基板以自该基板的该表面移除一或多种污染物，其中加载该基板与清洁该基板是在沉积该些光吸收层之前执行。
13.权利要求11所述的方法，进一步包括：
将该复合结构放置在一热压釜腔室的处理区中；以及
加热该复合结构并传送一气体到该热压釜的该处理区内，以形成该背面玻璃与该基板间的改良式黏接。
14.权利要求11所述的方法，进一步包括：
放置二或更多条横向总线到该背接触层上，其中该些二或更多条横向总线的每一个包括一金属条以及一设置在该背接触层上的绝缘层；
放置二或更多条侧面总线在该背接触层与一部分的该二或更多条横向总线上，其中该些二或更多条侧面总线的每一个包括一金属条，且放置该些二或更多条横向总线到该背接触层上的该步骤是在放置该些二或更多条侧面总线的步骤之前完成；及
待已于该热压釜腔室内处理过该基板之后，将一接线箱黏接到该复合结构，其中，在黏接后，位于该接线箱中的至少一个导电元件与该些二或更多条横向总线之一为电连通。
15.权利要求11所述的方法，还包括：
在该接线箱已附接后，将一支撑结构附接至该复合结构，其中附接一支撑结构包括：将一或多个支撑轨道黏接至该背面玻璃基板。
16.权利要求11所述的方法，其中该第一群集工具、该第一划线模块、该处理模块、该边缘删除模块、以及该黏接模块各沿一生产线设置，该生产线具有多个自动化装置，该些多个自动化装置经设置以在该第一群集工具以及该黏接模块之间连续传送基板。
17.一种形成太阳能电池的自动化整合式系统，包括：
一或多个群集工具，其具有至少一个处理腔室，该处理腔室适于在第一基板的一表面上沉积一含硅层，其中每一该一或多个群集工具设置于接近一自动化传送线处，该自动化传送线经设置以沿其连续传送基板；
一或多个处理模块，其适于在该第一基板的一表面上沉积一金属层；
一边缘删除模块，其适于大体同时使用二或更多个材料移除装置从该第一基板的该表面上的二或更多个区域移除至少一部分的该金属层以及至少一部分的该含硅层；
一连接线附接模块，其适于实质上同时将二或更多条总线放置在该金属层上；以及
一黏接模块，其适于将第二基板黏接至该第一基板，这透过施加热及压力到该第一和第二基板而实现，而在该第一和第二基板间夹设有该含硅层与一黏接层。
18.权利要求17所述的系统，还包括一热压釜模块，其设置以在于该黏接模块中黏接该基板后，在大于13巴的压力下加热该第一基板、第二基板以及黏接层且将该第一基板、第二基板以及黏接层暴露至一气体。
19.权利要求17所述的系统，还包括一测试模块，该测试模块适于对在该系统中执行的一或多个该处理的该输出进行特性分析，其中该测试模块包括：
多个接脚；
一测量装置，与该多个接脚中的至少一个接脚彼此为电连通；
一视觉系统，其经设置以观看该基板的一表面，且适以利用一照相机、一控制器和一或多个机器臂装置来观看形成在该第一基板上的多个特征结构；及
一致动器，适以相对于该第一基板来放置该些接脚，使得该些接脚可与该基板上想要的表面形成电接触。
20.权利要求18所述的系统，其中该热压釜包括：
一容器；
一压缩器，其流体连通于该容器的处理区且适以在大于13巴的压力下将该第一基板、第二基板以及黏接层暴露至一气体；
一加热组件，其设置在该处理区内；
一基板支撑件，适以支撑多个在该处理区内已黏接在一起的第一和第二基板；以及
至少一个间隔物，其适以放置每一该多个第一及第二基板，该多个第一及第二基板在于该热压釜内处理的期间已以一隔开的关系黏接在一起。

Claims (63)

1.一种形成太阳能电池的系统，包括：
一或多个群集工具，其具有至少一个处理腔室，适以在第一基板的一表面上沉积含硅层；
一第一划线装置，适以从该第一基板的该表面上移除一部分的该含硅层；
一测试模块，适以对在该系统内执行的一或多个处理的输出进行特性分析，其中该测试模块包括：
一基板支撑件；
一测量装置，与二或更多个接脚电连通，该些接脚定向成接触该基板支撑件上该第一基板的该表面上的至少两点；
一视觉系统，其经设置以观看该第一基板的该表面；以及
一致动器，适以相对于该二或更多个接脚而将设置在该基板支撑件上的该第一基板进行定位。
2.权利要求1所述的系统，还包括一自动化装置，设置成在该一或多个群集工具之一、该第一划线装置与该测试模块之间传送基板。
3.权利要求1所述的系统，还包括：
一或多个沉积腔室，适以在该含硅层上沉积导电层；
一第二划线装置，适以从该基板的该表面上移除一部分的该导电层与该含硅层；以及
一系统控制器，与该一或多个群集工具和该测试模块连通，其中该系统控制器适以依据从该测试模块收集到的数据来改变一含硅层的沉积处理。
4.一种形成太阳能电池的系统，包括：
一或多个群集工具，其具有至少一个处理腔室，适以在第一基板的一表面上沉积一含硅层；
一或多个沉积腔室，适以在该含硅层上沉积导电层；及
一连接线附接模块，包括：
一基板搬运装置，适以将该基板从第一位置传送到第二位置；
一视觉系统，其经设置以观看该基板的该表面；
二或更多个导电元件沉积装置，每一该导电元件沉积装置适以在当该基板搬运装置将该基板由该第一位置移动到该第二位置时，实质地同时放置一导电元件到形成在该基板的该表面上的该导电层上；以及
二或更多个焊接点，其经设置以向设置在该导电层上的每一导电元件的二或更多个区域提供热。
5.权利要求4所述的系统，还包括一自动化装置，设置成在该一或多个群集工具之一、该一或多个沉积腔室与该连接线附接模块之间传送基板。
6.一种形成太阳能电池的系统，包括：
一第一划线装置，适以移除一部分于基板的一表面上形成的一层；
一或多个群集工具，其具有至少一个处理腔室，适以在该层上沉积含硅层；
一第一基板传送装置，其与该一或多个群集工具、该第一划线装置和第一缓冲腔室间彼此为可传送的连通，其中该第一缓冲腔室具有多个基板支撑位置且设置在该一或多个群集工具与该划线装置之间；
一或多个沉积腔室，适以在该含硅层上沉积导电层；以及
一第二基板传送装置，其与该一或多个群集工具、该一或多个沉积腔室和第二缓冲腔室间彼此为可传送的连通，其中该第二缓冲腔室具有多个基板支撑位置且设置在该一或多个群集工具与该一或多个沉积腔室之间。
7.权利要求6所述的系统，其中该第二缓冲腔室还包括一热交换装置，用以控制位于该多个基板支撑位置上的该基板的温度。
8.权利要求6所述的系统，其中该基板接收模块适以接收面积至少为约5.7m2的基板。
9.权利要求6所述的系统，还包括：
一第二划线装置，适以移除一部分在该基板的一表面上形成的一层；
一第三基板传送装置，其与该第二划线装置、该一或多个沉积腔室和第三缓冲腔室间彼此为可传送的连通，其中该第三缓冲腔室具有多个基板支撑位置且设置在该第二划线装置与该一或多个沉积腔室之间。
10.一种形成太阳能电池的系统，包括：
一或多个群集工具，其具有至少一个处理腔室，适以沉积一含硅层；
一或多个沉积腔室，适以在该含硅层上沉积导电层；
一边缘接合器模块，包括：
一基板传送装置，适以将该基板从第一位置传送到第二位置；
至少二个边缘删除装置，每一边缘删除装置具有一致动器和一耦接至该致动器的磨蚀构件，其中该至少二个边缘删除装置设置成当该基板传送装置将该基板由该第一位置传送到该第二位置时，可实质地同时自该基板的该表面上移除一部分的该含硅层和该沉积的导电层。
11.权利要求10所述的系统，还包括一自动化装置，设置成在该一或多个群集工具之一、该一或多个沉积腔室与该边缘接合器模块之间传送基板。
12.一种形成太阳能电池的系统，包括：
一或多个群集工具，其具有至少一个处理腔室，适以在第一基板的一表面上沉积一含硅层；
一或多个沉积腔室，适以该第一基板的一表面上沉积导电层；
一积层装置，适以黏接第二基板到该第一基板，其透过施加热及压力到该第一和第二基板而实现的，在该第一和第二基板间夹设有该含硅层与一黏接层；
一热压釜，包括：
一容器；
一流体传送系统，其与该容器的处理区彼此为流体连通；以及
一基板支撑件，适以支撑多个已黏接的第一和第二基板，其中该基板支撑件是可移动式地设置在该处理区中。
13.权利要求12所述的系统，还包括一自动化装置，设置成在该一或多个群集工具之一、该一或多个沉积腔室与该积层装置之间传送基板。
14.权利要求12所述的系统，还包括一玻璃搁置模块，其包括：
一第一机器臂装置，适以采自动化方式在该基板的一表面上放置一片黏接材料；
一第二机器臂装置，适以采自动化方式在该黏接材料与该基板的该表面上放置背面玻璃基板。
15.一种在大面积基板上形成多个太阳能电池装置的方法，包括：
沉积一光吸收层到该基板的该表面上；
从该基板的一表面上的一区域移除至少一部分的该光吸收层；
沉积一金属层到该基板的该表面上；
从该基板的该表面上的一区域移除至少一部分的该金属层；
在该基板上形成一或多个测试结构，其中该些测试结构与形成在该基板其它部分上的该些太阳能电池装置为电性隔离，且包含至少一部分的该金属或一部分的该光吸收层；及
测量一部分该测试结构的电子特性，其中该测量电子特性的步骤包括：
以二或更多个接脚来接触该基板的一表面；
提供一电流或电压到该二或更多个接脚中的二个接脚；及
测量该二或更多个接脚中的二个接脚上的电流或电压。
16.一种自动化整合式太阳能电池生产线，包括：
一基板加载站，用以加载多个基板到该整合式生产在线；
一第一基板清洁器，位于该基板加载站下游且适以在一基板被引入到该生产线后清洁该基板；
一前接触隔离模块，位于该第一基板清洁器下游且适以蚀刻沉积于其上的一前接触层，以于其间提供隔离；
多个群集工具，位于该前接触隔离模块下游且具有至少一个处理腔室适以沉积一含硅层到该基板的一表面上；
一内联形成模块，位于该多个群集工具下游且适以蚀刻该含硅层；
一或多个金属沉积腔室，位于该背接触隔离模块下游且适以沉积一金属层到该含硅层上；
一背接触隔离模块，位于该一或多个金属沉积腔室下游；
一或多个材料移除腔室，位于该一或多个金属沉积腔室下游，并适以从一基板的周围区域移除材料；
一第二基板清洁器，位于该一或多个材料移除腔室下游；
一连接线附接模块，位于该第二基板清洁器下游；及
一积层装置，位于该连接线附接模块下游，适以黏接第二基板到该第一基板，这透过施加热及压力到该第一和第二基板而实现的，在该第一和第二基板间夹设有该含硅层与一黏接层。
17.权利要求16所述的自动化整合式太阳能电池生产线，还包括位于该积层装置下游的一热压釜。
18.权利要求17所述的自动化整合式太阳能电池生产线，其中该热压釜包括：
一容器；
一流体传送系统，其与该容器的处理区彼此为流体连通；及
一基板支撑件，适以在该处理区中支撑多个已黏接在一起的第一和第二基板。
19.权利要求16所述的自动化整合式太阳能电池生产线，其中该连接线附接模块包括：
一基板搬运装置，适以将该基板从第一位置传送到第二位置；
一视觉系统，其经设置以观看该基板的该表面；
二或更多个导电元件沉积装置，每一该导电元件沉积装置适以在当该基板搬运装置将该基板由该第一位置移动到该第二位置时，实质地同时放置导电元件到形成在该基板的该表面上的该导电层上；以及
二或更多个焊接点，其经定位以提供热至设置在该导电层上的至少一个导电元件的二或更多个区域。
20.权利要求16所述的自动化整合式太阳能电池生产线，还包括：
一或多个测试模块，沿着该生产线设置，用以对在该生产在线执行的一或多个处理的输出进行特性分析。
21.权利要求20所述的自动化整合式太阳能电池生产线，其中该一或多个测试模块包括：
多个接脚；
一测量装置，与该多个接脚中的至少一个接脚彼此为电连通；
一视觉系统，其经设置以观看该基板的该表面，且适以利用一照相机、一控制器和一或多个机器臂装置来观看形成在该基板上的多个特征结构；及
一致动器，适以相对于该基板来放置该些接脚，使得该些接脚可与该基板上的想要的表面形成电接触。
22.权利要求16所述的自动化整合式太阳能电池生产线，还包括一或多个前接触沉积模块，位于该第一基板清洁器下游，且适以在基板上形成前接触层。
23.权利要求16所述的自动化整合式太阳能电池生产线，还包括：
一热压釜，位于该积层装置下游；
一或多个前接触沉积模块，位于该第一基板清洁器下游，且适以在基板上形成前接触层；及
一或多个测试模块，沿着该生产线设置，用以对在该生产在线执行的一或多个处理的输出进行特性分析。
24.权利要求16所述的自动化整合式太阳能电池生产线，还包括一太阳能电池支撑结构附接模块。
25.一种在自动化整合式太阳能电池制造系统中处理太阳能电池基板的方法，包括：
将一基板加载至一自动化整合式太阳能电池制造系统中；
清洁该基板以自一基板的一表面上移除一或多个污染物；
沉积多层光吸收层到具有沉积于其上的一前接触层的一基板的一表面上；
从该基板的一表面上的一区域移除至少一部分的该些光吸收层，以形成多个贯穿其中的内联；
沉积一背接触层在该些光吸收层上及贯穿其中的该些内联中；
从该基板的该表面上的一区域移除至少一部分的该背接触层，以形成该背接触层的多个隔离区；
黏接一背面玻璃基板到该基板的该表面上，以形成一复合结构；
将该复合结构放置在一热压釜腔室的处理区中；及
加热该复合结构并传送一气体到该热压釜的该处理区内，以形成该背面玻璃与该基板间的改良式黏接。
26.权利要求25所述的方法，还包括以下步骤：在该黏接一背面玻璃基板的步骤之前，黏接一连接线组合件到该基板上。
27.权利要求25所述的方法，还包括以下步骤：在加载该基板之后及沉积该些光吸收层之前，清洁该基板，接着沉积一前接触层在该基板的已清洁过的表面上。
28.权利要求25所述的方法，还包括以下步骤：移除一部分的该些光吸收层与围绕至少该基板周围的该背接触层，以提供一隔离区域。
29.权利要求25所述的方法，还包括在该黏接一背面玻璃基板的步骤之前，黏接一连接线组合件到该基板上。
30.权利要求25所述的方法，还包括在该沉积该些光吸收层到该基板之前，移除一部分沉积在该基板上的该前接触层，并清洁该基板。
31.权利要求30所述的方法，还包括在加载该基板至该制造系统之后，于清洁该基板之前，准备该基板。
32.权利要求25所述的方法，其中沉积该些光吸收层的步骤包括在一群集工具内沉积一或多个非晶硅层与一或多个微晶硅层到该基板上，以于该基板上形成一或多个p-i-n结。
33.权利要求32所述的方法，还包括在沉积该些光吸收层于该基板上之后，冷却该基板。
34.权利要求33所述的方法，还包括在该黏接一背面玻璃基板的步骤之前，将一连接线组合件附接到该基板上。
35.权利要求33所述的方法，还包括在加载该基板之后及沉积该些光吸收层之前，清洁该基板，接着沉积一前接触层到该基板的已清洁过的表面上。
36.权利要求35所述的方法，还包括移除一部分的该些光吸收层与围绕至少该基板周围的该背接触层，以提供一隔离区域。
37.权利要求36所述的方法，还包括在黏接一背面玻璃基板之步骤之前，大体同时地将二或更多个总线线配置到该背接触层。
38.一种在自动化整合式太阳能电池制造系统中处理太阳能电池基板的方法，包括：
沉积多层光吸收层到具有沉积于其上的一前接触层的一基板的一表面上；
从该基板的一表面上的一区域移除至少一部分的该些光吸收层以形成多个贯穿其中的内联；
沉积一背接触层在该些光吸收层上及贯穿其中的该些内联中；
大体同时使用二或更多个材料移除装置而从该基板的该表面上的二或更多个区域移除至少一部分的该背接触层以及至少一部分的光吸收层；以及
黏接一背面玻璃基板到该基板的该表面上，以形成一复合结构。
39.权利要求38所述的方法，还包括：
加载一基板，该基板具有设置在该基板的该表面上的该前接触层；以及
清洁该基板以自一基板的一表面上移除一或多个污染物，其中载入该基板与清洁该基板的步骤在沉积该些光吸收层之前执行。
40.权利要求39所述的方法，还包括：
移除至少一部分沉积在该基板上的一前接触层以隔离该沉积的前接触层的区域；
在该前接触层的该部分被移除之后，清洁该基板；
移除至少一部分沉积在该基板上的一背接触层以隔离该沉积的背接触层的区域；及
在准备好该基板表面后，清洁该基板。
41.权利要求38所述的方法，还包括：
将该复合结构放置在一热压釜腔室的处理区中：及
加热该复合结构并传送气体进入该热压釜的该处理区，以形成该背面玻璃与该基板间的改良式黏接。
42.权利要求38所述的方法，还包括：
放置二或更多个侧面总线到该背接触层上；
放置二或更多个横向总线在该背接触层与一部分该二或更多个侧面总线上；及
待该基板已于该热压釜腔室内处理过之后，将一接线箱黏接到该复合结构上，其中在黏接后，位于该接线箱中的至少一个导电元件与该二或更多个横向总线之一为电连通。
43.权利要求42所述的方法，还包括在黏接该接线箱之后，附接一支撑结构到该复合结构上。
44.权利要求43所述的方法，其中每一处理步骤都是在不将该基板从该太阳能电池生产在线移除的情况下执行的。
45.权利要求38所述的方法，还包括在黏接一背面玻璃基板的步骤之前，将一连接线组合件附接到该基板上。
46.权利要求38所述的方法，还包括在沉积该些光吸收层之前，清洁该基板，接着沉积一前接触层到该基板的已清洁过的表面上。
47.权利要求38所述的方法，还包括移除一部分的该些光吸收层与围绕至少该基板周围的该背接触层，以提供一隔离区域。
48.权利要求45所述的方法，还包括在该黏接一背面玻璃基板的步骤之前，将一连接线组合件附接到该基板上。
49.权利要求38所述的方法，还包括在沉积该些光吸收层至该基板之前，移除一部分沉积在该基板上的一前接触层并清洁该基板。
50.权利要求38所述的方法，其中该沉积该些光吸收层的步骤包括在一群集工具内沉积一或多个非晶硅层与一或多个微晶层到该基板上，以于该基板上形成一或多个接脚接合区。
51.权利要求50所述的方法，还包括在将该些光吸收层沉积在该基板上之后，将该基板冷却。
52.权利要求51所述的方法，还包括在该黏接一背面玻璃基板的步骤之前，将一连接线组合件附接到该基板上。
53.权利要求51所述的方法，还包括在加载该基板之后且沉积该些光吸收层之前，清洁该基板，接着沉积一前接触层到该基板的已清洁过的表面上。
54.权利要求53所述的方法，还包括移除一部分的该些光吸收层与围绕至少该基板周围的该背接触层，以提供一隔离区域。
55.权利要求54所述的方法，还包括在该黏接一背面玻璃基板的步骤之前，将一连接线组合件附接到该基板上。
56.一种形成太阳能电池的自动化整合式系统，包括：
一基板接收模块，适以接收一基板；
一基板接合模块；
一第一清洁模块，设置为已于该基板接合模块处理完该基板之后，清洁该基板；
一前接触隔离模块；
一第二基板清洁模块，设置为已于该前接触隔离模块中处理完该基板之后，清洁该基板；
一或多个群集工具，具有至少一个处理腔室，适以在该基板的一表面上沉积一含硅层；
一光吸收层隔离模块；
一或多个沉积腔室，适以在该基板的一表面上沉积一金属层；
一或多个背接触隔离模块；
一边缘删除模块；
一第三基板清洁模块，设置为已于该边缘删除模块中处理完该基板之后，清洁该基板；
一连接线附接模块；及
一黏接模块。
57.权利要求56所述的系统，还包括一热压釜模块，设置来在一基板已于该黏接模块中处理完之后，加热该基板。
58.一种形成太阳能电池的自动化整合式系统，包括：
材料移除腔室，适以自基板的表面移除材料；
一测试模块，适以对在该系统内执行的一或多个处理的输出进行特性分析，其中该测试模块包括：
多个接脚；
一测量装置，与该多个接脚中至少一个接脚为电连通；
一视觉系统，其经设置以观看该基板的该表面，且适以利用一照相机、一控制器和一或多个机器臂装置来观看形成在该基板上的多个特征结构；及
一致动器，适以相对于该基板来放置该些接脚，使得该些接脚可与该基板的想要的表面形成电接触。
59.一种处理太阳能电池基板的方法，包括：
清洁一基板以自一基板的一表面上移除一或多种污染物；
沉积一光吸收层到该基板的该表面上；
自该基板的该表面上的一区域移除至少一部分的该光吸收层；
沉积一背接触层到该基板的该表面上；
自该基板的该表面上的一区域移除至少一部分的该背接触层；
黏接一背面玻璃基板到该基板的该表面上，以形成一复合结构；
将该复合结构放置在一热压釜腔室的处理区内；及
加热该复合结构并向该热压釜的该处理区传送气体，以形成该背面玻璃与该基板间的改良式黏接。
60.一种形成太阳能电池的自动化整合式系统，包括：
一或多个群集工具，其具有至少一个处理腔室，适以在第一基板的一表面上沉积一含硅层；
一或多个沉积腔室，适以在该第一基板的一表面上沉积一金属层；
一边缘删除模块，其大体同时使用二或更多个材料移除装置而适于从该第一基板的该表面上的二或更多个区域移除至少一部分的该金属层以及至少一部分的含硅层；
一黏接线附接模块，其适于实质上同时将二或更多个总线线放置在该金属层上；以及
一黏接模块，其适于通过施加热及压力至该第一与第二基板而将第二基板黏接至该第一基板，该第一与第二基板具有配置于其之间的该含硅层以及一黏接层。
61.权利要求60所述的系统，还包括一热压釜模块，其配置为已在该黏接模块中黏接该基板后，加热该第一基板、第二基板以及黏接层。
62.权利要求60所述的系统，还包括一测试模块，其适于对在该系统内执行的一或多个处理的输出进行特性分析，其中该测试模块包括：
多个接脚；
一测量装置，与该多个接脚中至少一个接脚为电连通；
一视觉系统，其经设置以观看该基板的该表面，且适以利用一照相机、一控制器和一或多个机器臂装置来观看形成在该第一基板上的多个特征结构；及
一致动器，适以相对于该第一基板来放置该些接脚，使得该些接脚与该第一基板的想要表面形成电接触。
63.权利要求60所述的系统，其中该热压釜包括：
一容器；
一流体传送系统，其与该容器的处理区彼此为流体连通；以及
一基板支撑件，适以支撑多个在该处理区中已黏接在一起的第一和第二基板。
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