CN102405535A - 电连接形成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的实施例提供了一种在装置上形成电连接的方法。在一实施例中，电连接经由具有导电颗粒的粘着剂附接至该装置。在一实施例中，粘着剂在施加压力时被固化，以使导电颗粒对准，颗粒与颗粒间的间距减小，或者彼此接触以在电连接与装置之间提供更直接的导电(电阻较小)路径。在本发明的一实施例中，提供了一种在形成太阳能电池装置期间在部分形成的太阳能电池上形成电性引线的方法。该方法包含以下步骤：将侧汇流排导线置放于导电粘着剂的图案上，该导电粘着剂配置于太阳能电池装置基板的背接触层上；将在太阳能电池装置基板与背玻璃基板之间的侧汇流排导线与导电粘着剂层压，以形成复合太阳能电池结构；及当向复合太阳能电池结构施加压力并加热时固化导电粘着剂。

Description

电连接形成方法
发明背景
发明所属的技术领域
本发明的实施例一般而言关于一种使用导电粘着剂来形成电连接的方法。
相关技术的描述
光伏(PV)装置或太阳能电池是将日光转换为直流(DC)电力的装置。典型的薄膜型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、本征型层(intrinsic type layer)及n型层。当太阳能电池的p-i-n结暴露于日光(由光子能量组成)时，日光经由PV效应转换为电。可将太阳能电池平铺成较大太阳能电池阵列。藉由连接若干太阳能电池，并将其连结为具有特定框架及连接器的面板可制成太阳能阵列。
通常，薄膜太阳能电池包括活性区域或光电转换单元，及设置作为正面电极及/或背面电极的透明导电氧化物(TCO)膜。光电转换单元包括：p型硅层、n型硅层，及本征型(i型)硅层，该本征型硅层包夹在p型硅层与n型硅层之间。可利用若干类型的硅膜，包括微晶硅膜(μc-Si)、非晶硅膜(a-Si)、多晶硅膜(多晶Si)，及其类似物，来形成光电转换单元的p型层、n型层及/或i型层。背面电极可含有一或多个导电层。需要经改良的制程以形成具有良好界面接触、低接触电阻及高总体性能的太阳能电池。
随着传统能源价格上涨，需要使用低成本太阳能电池装置来以低成本方式产生电。常规太阳能电池制造制程为高劳动密集，且具有可影响生产线产能、太阳能电池成本及装置产率的多种中断。举例而言，常规太阳能电池电连接制程需要将已形成的电性引线人工安置并连接至太阳能电池装置的背面电极。此等人工制程劳动密集、耗时且成本高。此外，常规太阳能电池电连接制程(诸如焊接)可能因于电性引线附接制程期间的高度局部加热，而对太阳能电池造成损坏。
因此，需要一种改良的方法以在例如自动太阳能电池生产线中的太阳能电池上，形成电连接。
发明内容
在本发明的一实施例中，一种电连接的形成方法包含以下步骤：将导电粘着剂分配于第一导电部件的表面上；将第二导电部件安置于该导电粘着剂上，以形成复合结构；以基本上超过大气压力的压力压缩该复合结构；及在压缩该复合结构期间固化该导电粘着剂。
在另一实施例中，一种电连接的形成方法包含以下步骤：将导电粘着剂分配于太阳能电池基板的背接触层的表面上，其中该太阳能电池基板包含：玻璃基板、淀积于玻璃基板之上的透明导电层、淀积于透明导电层之上的一或多个硅层，及淀积于该一或多个硅层之上的背接触层；将侧汇流排(side-buss)的一部分安置于该导电粘着剂的一部分上；将聚合材料安置于背接触层及侧汇流排导线之上；将背玻璃基板设置于聚合材料之上以形成复合结构；以基本上超过大气压力的压力压缩复合结构；及在压缩复合结构期间固化导电粘着剂。
在本发明的又一实施例中，一种电连接的形成方法包含以下步骤：将导电粘着剂分配于太阳能电池生产线的接合导线附接模组中的太阳能电池基板的背接触层的表面上，其中该太阳能电池基板包含：玻璃基板、淀积于该玻璃基板之上的透明导电层、淀积于该透明导电层之上的一或多个硅层、淀积于该一或多个硅层之上的背接触层，及配置于该背接触层上的跨越汇流排(cross-buss)，以使得该跨越汇流排与该背接触层绝缘；将侧汇流排的一部分安置于该导电粘着剂的一部分上；将聚合材料分配于该背接触层及该侧汇流排之上；将背玻璃基板设置于该聚合材料之上以形成一复合结构；以基本上超过大气压力的压力压缩该复合结构；在该太阳能电池生产线的一热压模组(autoclave module)中，于压缩该复合结构期间固化该导电粘着剂；及经由该太阳能电池生产线中的系统控制器来控制该分配该导电粘着剂步骤与该固化步骤之间的计时。在一实施例中，该导电粘着剂包含其中散布有导电颗粒的环氧树脂。
附图简单说明
为使本发明的上述特征得以更详细被了解，已参照具体实施例而更具体说明以上所简述的发明，其中部分具体实施例例示于附图中。然而，应注意的是，附图仅例示本发明的典型实施例，且因此不应视为限制了其范围，因为本发明可允许其他同等有效的实施例。
图1例示根据本文所描述的一实施例的形成太阳能电池装置的制程。
图2例示根据本文所描述的一实施例的太阳能电池生产线的平面图。
图3A为根据本文所描述的一实施例的薄膜太阳能电池装置的侧截面视图。
图3B为根据本文所描述的一实施例的薄膜太阳能电池装置的侧截面视图。
图3C为根据本文所描述的一实施例的复合太阳能电池结构的平面图。
图3D为沿图3C的截面A-A的侧截面视图。
图3E为根据本文所描述的一实施例的薄膜太阳能电池装置的侧截面视图。
图4A为根据本发明的一实施例的接合导线附接模组的示意性平面图。
图4B为根据本发明的一实施例的侧汇流排淀积元件的一部分及焊接模组的侧视图。
图5为具有淀积于其上的导电粘着剂的示例性图案的装置基板的平面图。
图6为根据一实施例的接合(bonding)模组的示意性横截面图。
图7例示热压模组及支撑设备的一实施例的侧截面视图。
图8示意地例示根据一实施例在形成太阳能电池生产线中的太阳能电池期间，于装置基板上形成电连接的制程顺序的一实施例。
图9A为具有经由导电粘着剂接合至侧汇流排的背接触层的太阳能电池的部分示意性横截面图，该导电粘着剂按常规方式在大气压力下及高温下固化。
图9B为具有经由导电粘着剂接合至侧汇流排的背接触层的太阳能电池的部分示意性横截面图，该导电粘着剂根据本发明的一实施例在高压下固化。
图10为柱状图，该柱状图将使用根据本发明的实施例在加压下固化的导电粘着剂所形成的电连接的电阻测试数据和以常规方式固化的导电粘着剂所形成的电连接进行比较，并和常规焊接连接进行比较。
为了便于理解，在可能情况下已使用相同元件符号以指出诸图所共有的相同元件。一个实施例的元件及特征结构可有利地并入其他实施例中，而无需进一步叙述。
实施方式
本发明的实施例提供一种在装置上形成电连接的方法。在一实施例中，电连接经由粘着剂附接至装置，该粘着剂具有设置于其中的导电颗粒。在一实施例中，粘着剂在施加压力时得以固化，致使导电颗粒对准，颗粒与颗粒间的间距减小，或彼此接触，以在电连接与装置之间提供更直接的导电(电阻较小)路径。
在本发明的一实施例中，提供一种在形成太阳能电池装置期间，在部分形成的太阳能电池上形成电性引线的方法。该方法包含以下步骤：将侧汇流排导线置放于导电粘着剂的图案上，该导电粘着剂设置于太阳能电池装置基板的背接触层上；在太阳能电池装置基板与背玻璃基板之间层压(laminating)侧汇流排导线与导电粘着剂，以形成复合太阳能电池结构；及当向复合太阳能电池结构施加压力并加热时固化导电粘着剂。
图1例示制程顺序100的一实施例，制程顺序100包括多个步骤(亦即，步骤102至步骤142)，每一步骤用以使用本文所描述的新颖太阳能电池生产线200来形成太阳能电池装置。制程顺序100中的组态、处理步骤的编号及处理步骤的次序并非旨在限制本文所描述的本发明的范畴。图2是生产线200的一实施例的平面图，该图旨在经由系统及系统设计的其他相关方面来例示一些典型处理模组及制程流程，且因此并非旨在限制本文所描述的本发明的范畴。
可使用系统控制器290来控制在太阳能电池生产线200中所见的一或多个组件。系统控制器290促进整个太阳能电池生产线200的控制及自动化，且系统控制器290通常包括：中央处理单元(CPU)(未图示)、存储器(未图示)及支援电路(或I/O)(未图示)。CPU可为任何形式的电脑处理器之一，这些电脑处理器用于控制各种系统功能、基板移动、腔室制程及支援硬体(例如，感测器、机器人、马达、灯等)的工业设定，并监控制程(例如，基板支撑温度、电力供应器变量、腔室制程时间、I/O信号等)。存储器连接至CPU，且存储器可为一或多个易获得的存储器，诸如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、软盘、硬盘或任何其它形式的本地或远端数位储存器。可将软件指令及数据编码并储存于存储器中以指示CPU。支援电路也连接至CPU，以用常规方式来支援处理器。支援电路可包括：高速缓存、电力供应、时钟电路、输入/输出电路、子系统及类似电路。
系统控制器290可读取的程序(或电脑指令)判定哪些任务可在基板上执行。优选地，程序为系统控制器290可读取的软件，该软件包括编码以执行与监控、移动、支撑及/或安置基板相关的任务，以及在太阳能电池生产线200中执行的各种制程配方(recipe)任务及各种腔室制程配方步骤。在一实施例中，系统控制器290还含有：多个可编程逻辑控制器(PLC’s)，该可编程逻辑控制器用以本地地控制太阳能电池生产中的一或多个模组；及材料操作系统控制器(例如，PLC或标准电脑)，该材料操作系统控制器处理整个太阳能电池生产线的较高阶策略性移动、排程及运行。
图3A至图3E例示太阳能电池300的实例，可使用图1所示的制程顺序及太阳能电池生产线200所示的组件来形成并测试太阳能电池300。图3A为可在下文所描述的系统中形成并分析的单结非晶硅太阳能电池300的简化示意图。
如图3A所示，单结非晶硅太阳能电池300经定向朝向光源或太阳辐射301。太阳能电池300通常包含基板302，诸如玻璃基板、聚合物基板、金属基板或其他适合的基板，基板之上形成有薄膜。在一实施例中，基板302为尺寸约为2200mm×2600mm×3mm的玻璃基板。太阳能电池300进一步包含：形成于基板302之上的第一透明导电氧化物(TCO)层310(例如，氧化锌(ZnO)、氧化锡(SnO))；形成于第一TCO层310之上的第一p-i-n结320；形成于第一p-i-n结320之上的第二TCO层340；及形成于第二TCO层340之上的背接触层350。为了藉由增强光捕获来改进光吸收，基板及/或形成于其之上的一或多个薄膜可视情况藉由湿式、等离子体、离子及/或机械制程来纹理化。举例而言，在图3A所示的实施例中，第一TCO层310经纹理化，且淀积于其上的后成薄膜通常追随其下方表面的表面形貌。
在一组态中，第一p-i-n结320可包含：p型非晶硅层322；形成于p型非晶硅层322之上的本征型非晶硅层324；及形成于本征型非晶硅层324之上的n型微晶硅层326。在一实例中，p型非晶硅层322可被形成至约
Figure BPA00001448019400051
与约
Figure BPA00001448019400052
之间的厚度，本征型非晶硅层324可被形成至约
Figure BPA00001448019400053
与约
Figure BPA00001448019400054
之间的厚度，且n型微晶硅层326可被形成至约
Figure BPA00001448019400055
与约
Figure BPA00001448019400056
之间的厚度。背接触层350可包括，但不限于，选自以下各项的材料：Al、Ag、Ti、Cr、Au、Cu、Pt、Ni、Mo、导电碳、其合金及其组合物。
图3B为太阳能电池300的一实施例的示意图，太阳能电池300为经定向朝向光或太阳辐射301的多结太阳能电池。太阳能电池300包含基板302，诸如玻璃基板、聚合物基板、金属基板或其他适合的基板，基板之上形成有薄膜。太阳能电池300可进一步包含：形成于基板302之上的第一透明导电氧化物(TCO)层310；形成于第一TCO层310之上的第一p-i-n结320；形成于第一p-i-n结320之上的第二p-i-n结330；形成于第二p-i-n结330之上的第二TCO层340；及形成于第二TCO层340之上的背接触层350。
在图3B所示的实施例中，第一TCO层310经纹理化，且淀积于其上的后成薄膜通常追随其下方表面的表面形貌。第一p-i-n结320可包含：p型非晶硅层322；形成于p型非晶硅层322之上的本征型非晶硅层324；及形成于本征型非晶硅层324之上的n型微晶硅层326。在一实例中，p型非晶硅层322可被形成至约
Figure BPA00001448019400061
与约
Figure BPA00001448019400062
之间的厚度，本征型非晶硅层324可被形成至约
Figure BPA00001448019400063
与约
Figure BPA00001448019400064
之间的厚度，且n型微晶硅层326可被形成至约与约
Figure BPA00001448019400066
之间的厚度。
第二p-i-n结330可包含：p型微晶硅层332；形成于p型微晶硅层332之上的本征型微晶硅层334；及形成于本征型微晶硅层334之上的n型非晶硅层336。在一实例中，p型微晶硅层332可被形成至约
Figure BPA00001448019400067
与约
Figure BPA00001448019400068
之间的厚度，本征型微晶硅层334可被形成至约
Figure BPA00001448019400069
与约
Figure BPA000014480194000610
之间的厚度，且n型非晶硅层336可被形成至约
Figure BPA000014480194000611
与约
Figure BPA000014480194000612
之间的厚度。背接触层350可包括，但不限于，选自以下各项的材料：Al、Ag、Ti、Cr、Au、Cu、Pt、Ni、Mo、导电碳、其合金及其组合物。
图3C为示意地例示已形成的太阳能电池300的后表面的一实例的平面图，太阳能电池300已在生产线200中产生并经测试。图3D为图3C所示的太阳能电池300的一部份的侧截面视图(参见截面A-A)。尽管图3D所例示的单结电池的横截面类似于图3A所描述的组态，但是其并不旨在限制本文所描述的本发明的范畴。
如图3C及图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，元件符号310至元件符号350)；一或多个内部电连接(例如，侧汇流排355、跨越汇流排356)；接合材料层360；背玻璃基板361及接线盒(junction box)370。接线盒370通常可含有两个接线盒接头371、372，该接线盒接头371、372经由侧汇流排355及跨越汇流排356电连接至太阳能电池300的引线362，侧汇流排355及跨越汇流排356与背接触层350及太阳能电池300的活性区域形成电子通讯(electrical communication)。为了避免与下文论述的专门执行于基板302上的动作相混淆，通常将具有设置于其上的一或多个淀积层(例如，元件符号310至元件符号350)及/或一或多个内部电连接(例如，侧汇流排355、跨越汇流排356)的基板302称为装置基板303。类似地，将已使用接合材料360接合至背玻璃基板361的装置基板303称为复合太阳能电池结构304。
图3E为太阳能电池300的示意性截面图，该截面图例示在太阳能电池300中形成各个电池382A至382B的各种刻划区域。如在图3E中所示，太阳能电池300包括：透明基板302、第一TCO层310、第一p-i-n结320及背接触层350。可执行三个激光刻划步骤以产生沟槽381A、381B及381C，通常需要这些沟槽来形成高效太阳能电池装置。尽管各个电池382A及382B一起形成于基板302上，但是这些电池由形成于背接触层350及第一p-i-n结320中的绝缘沟槽381C而彼此隔离。此外，沟槽381B形成于第一p-i-n结320中，以使得背接触层350与第一TCO层310形成电性接触。在一实施例中，在淀积第一p-i-n结320及背接触层350之前，藉由激光刻划移除第一TCO层310的一部分来形成绝缘沟槽381A。类似地，在一实施例中，在淀积背接触层350之前，藉由激光刻划移除第一p-i-n结320的一部分，以在第一p-i-n结320中形成沟槽381B。尽管在图3E例示单结型太阳能电池，此组态并不旨在限制本文所描述的本发明的范畴。
通用太阳能电池形成制程顺序
参阅图1及图2，制程顺序100通常始于步骤102，其中将基板302装载至太阳能电池生产线200中的装载模组202中。在一实施例中，基板302以“原始(raw)”状态被接收，其中基板302的边缘、总尺寸及/或清洁度并未得到良好控制。接收“原始”基板302降低了在形成太阳能装置之前制备并储存基板302的成本，且因此降低了太阳能电池装置成本、设备成本及最终形成的太阳能电池装置的生产成本。然而，通常，接收具有透明导电氧化物(TCO)层(例如，第一TCO层310)的“原始”基板302是有利的，该透明导电氧化物(TCO)层在基板302于步骤102中被接收入系统之前已淀积于基板302的表面上。若未将导电层，如，TCO层，淀积于“原始”基板的表面上，则需要在基板302的表面上执行前接触淀积步骤(步骤107)，该步骤将在下文论述。
在步骤104中，制备基板302或303的表面，以防止随后制程中的良率问题。在步骤104的一实施例中，将基板302或303插入前端基板接缝模组(frontend substrate seaming module)204，该前端基板接缝模组用以制备基板302或303的边缘以减小损坏(诸如，剥落(chipping)或颗粒产生)在后续制程期间发生的可能性。基板302或303的损坏可影响装置良率及生产可用太阳能电池装置的成本。在一实施例中，前端基板接缝模组204用以使基板302或303的边缘成圆角或斜角。在一实施例中，使用嵌有金刚石的皮带或圆盘来研磨基板302或303的边缘的材料。在另一实施例中，使用研磨轮、喷砂或激光切除技术来自基板302或303的边缘移除材料。
接着，将基板302或303输送至清洁模组206，在该清洁模组206中，在基板302或303上执行步骤106或基板清洁步骤，以移除在基板的表面上所见的任何污染物。常见污染物可包括在基板形成制程(例如，玻璃制程)期间及/或基板302或303的运输或储存期间淀积于基板302或303上的材料。通常，清洁模组206使用湿式化学擦洗及冲洗步骤来移除任何非期望的污染物。在一实施例中，清洁模组206可购自加州圣克拉拉(Santa Clara)的应用材料公司的能源和环境解决方案部(Energy and Environment Solutions division)。
参阅图1及图2，在一实施例中，在执行步骤108之前，将基板302输送至前端处理模组(未例示于图2中)，在该前端处理模组中，在基板302上执行前接触形成制程或步骤107。在一实施例中，前端处理模组与下文论述的处理模组218类似。在步骤107中，一或多个基板前接触形成步骤可包括一或多个制备、蚀刻及/或材料淀积步骤，以在裸太阳能电池基板302上形成前接触区域。在一实施例中，步骤107包含一或多个PVD步骤，用以在基板302的表面上形成前接触区域。在一实施例中，前接触区域含有透明导电氧化物(TCO)层，该透明导电氧化物可含有选自以下的金属元素：锌(Zn)、铝(Al)、铟(In)及锡(Sn)。在一实例中，使用氧化锌(ZnO)来形成前接触层的至少一部分。在一实施例中，前端处理模组为可购自加州圣克拉拉的应用材料公司的ATONTM PVD 5.7工具，在此工具中执行一或多个处理步骤以淀积前接触区域。在另一实施例中，使用一或多个CVD步骤来在基板302的表面上形成前接触区域。
接着，将装置基板303输送至刻划模组208，在该刻划模组208中，在装置基板303上执行步骤108或前接触隔离步骤，以使装置基板303表面的不同区域彼此电性隔离。在步骤108中，藉由使用材料移除步骤，如激光切除制程，来将材料自装置基板303表面移除。
在一实施例中，使用Nd:vanadate(Nd:YVO4)激光源自装置基板303表面切除材料，以形成使装置基板303的一区域与下一区域电性隔离的刻线。在一实施例中，于步骤108期间所执行的激光刻划制程使用1064nm波长的脉冲激光，以图案化设置于基板302上的材料，从而隔离组成太阳能电池300的各个独立电池(例如，参考电池382A及382B)。在一实施例中，使用可购自加州圣克拉拉的应用材料公司的5.7m2基板激光刻划模组来提供简单可靠的光学系统及基板运动，以用于装置基板303表面区域的精确电性隔离。在另一实施例中，使用水刀切割工具或金刚石刻划器来隔离装置基板303的表面上的各种区域。
接着，将装置基板303输送至清洁模组210，在该清洁模组210中，在装置基板303上执行步骤110或淀积前基板清洁步骤，以移除在执行电池隔离步骤(步骤108)后，装置基板303表面上所见的任何污染物。通常，清洁模组210使用湿式化学擦洗及冲洗步骤，以移除在执行电池隔离步骤之后，装置基板303上所见的任何非期望的污染物。
接着，将装置基板303输送至处理模组212，在该处理模组212中，在装置基板303上执行包含一或多个光吸收剂淀积步骤的步骤112。在步骤112中，一或多个光吸收剂淀积步骤可包括：一或多个制备、蚀刻及/或材料淀积步骤，以形成太阳能电池装置的各种区域。步骤112通常包含一系列子处理步骤，用以形成一或多个p-i-n结。在一实施例中，一或多个p-i-n结包含非晶硅材料及/或微晶硅材料。一般而言，在处理模组212中的一或多个群集工具(例如，群集工具212A至212D)中执行一或多个处理步骤，以在装置基板303上所形成的太阳能电池装置中形成一或多层。在一实施例中，在将装置基板303转移至群集工具212A至212D中的一或多者之前，将其转移至储料器(accumulator)211A。在一实施例中，在所形成的太阳能电池装置包括多个结(诸如，在图3B中所示的串联结太阳能电池300)的状况下，处理模组212中的群集工具212A适于形成第一p-i-n结320，且群集工具212B至212D被配置为形成第二p-i-n结330。
在制程顺序100的一实施例中，在执行步骤112之后执行冷却步骤或步骤113。冷却步骤通常用以安定装置基板303的温度，以确保在后续处理步骤中每一装置基板303所经历的处理条件为可重复的。通常，退出处理模组212的装置基板303可有很多摄氏度的温度变化，且其温度可能超过50℃，如此可导致后续处理步骤及太阳能电池效能的变异性。
在一实施例中，冷却步骤113执行于一或多个储料器211中的一或多个基板支撑位置上。在如图2所示的生产线的一组态中，可将经处理的装置基板303安置于储料器211B中的一个内，并历时所期望的时段，以控制装置基板303的温度。在一实施例中，使用系统控制器290控制装置基板303通过(多个)储料器211的安置、计时及移动，以在继续进行生产线下游制程前控制装置基板303的温度。
接着，将装置基板303输送至刻划模组214，在该刻划模组214中，在装置基板303上执行步骤114或互连形成步骤，以使装置基板303表面的各种区域彼此电性隔离。在步骤114中，藉由使用材料移除步骤，如，激光切除制程，来将材料自装置基板303表面移除。在一实施例中，使用Nd:vanadate(Nd:YVO4)激光源，以自基板表面切除材料，以形成使一太阳能电池与下一太阳能电池电性隔离的刻线。在一实施例中，使用可购自应用材料公司的5.7m2基板激光刻划模组来执行精确刻划制程。在一实施例中，执行于步骤108期间的激光刻划制程使用532nm波长的脉冲激光，以图案化设置于装置基板303上的材料，从而隔离组成太阳能电池300的各个电池。如图3E所示，在一实施例中，藉由使用激光刻划制程在第一p-i-n结320层中形成沟槽381B。在另一实施例中，使用水刀切割工具或金刚石刻划器来隔离太阳能电池的表面上的各种区域。
在一实施例中，太阳能电池生产线200具有至少一个储料器211，该储料器211安置于(多个)刻划模组214之后。在生产期间，储料器211C可用以提供基板的备妥供应(ready supply)至处理模组218，及/或提供一收集区域，若处理模组218减慢或跟不上(多个)刻划模组214的吞吐量(throughput)，则可将来自处理模组212的基板储存于收集区域。在一实施例中，通常需要监控及/或主动控制退出储料器211C的基板的温度，以确保背接触形成步骤120的结果为可重复的。
接着，将装置基板303输送至处理模组218，在该处理模组218中，在装置基板303上执行一或多个基板背接触形成步骤或步骤118。在步骤118中，一或多个基板背接触形成步骤可包括：一或多个制备、蚀刻及/或材料淀积步骤，用以形成太阳能电池装置的背接触区域。在一实施例中，步骤118通常包含一或多个PVD步骤，用以在装置基板303的表面上形成背接触层350。在一实施例中，使用一或多个PVD步骤形成背接触区域，该背接触区域含有选自以下的金属层：锌(Zn)、锡(Sn)、铝(Al)、铜(Cu)、银(Ag)、镍(Ni)、钒(V)、钼(Mo)及导电碳。在一实例中，使用氧化锌(ZnO)或镍钒合金(NiV)来形成背接触层350的至少一部分。在一实施例中，使用可购自加州圣克拉拉的应用材料公司的ATONTM PVD 5.7工具来执行一或多个处理步骤。在另一实施例中，使用一或多个CVD步骤来在装置基板303的表面上形成背接触层350。
在一实施例中，太阳能电池生产线200具有安置于处理模组218之后的至少一个储料器211。在生产期间，储料器211D可用以提供基板的备妥供应予刻划模组220，及/或提供一收集区域，若刻划模组220减慢或跟不上处理模组218的吞吐量，则可将来自处理模组218的基板储存于收集区域。在一实施例中，通常需要监控及/或主动控制退出储料器211D的基板的温度，以确保背接触形成步骤120的结果为可重复的。
接着，将装置基板303输送至刻划模组220，在该刻划模组220中，在装置基板303上执行步骤120或背接触隔离步骤，以使基板表面上含有的多个太阳能电池彼此电性隔离。在步骤120中，藉由使用材料移除步骤，如，激光切除制程，来将材料自基板表面移除。在一实施例中，使用Nd:vanadate(Nd:YVO4)激光源以自装置基板303表面切除材料，以形成使一太阳能电池与下一太阳能电池电性隔离的刻线。在一实施例中，使用可购自应用材料公司的5.7m2基板激光刻划模组来精确地刻划装置基板303的期望区域。在一实施例中，执行于步骤120期间的激光刻划制程使用532nm波长的脉冲激光，以图案化设置于装置基板303上的材料，从而隔离组成太阳能电池300的各个电池。如图3E所示，在一实施例中，藉由使用激光刻划制程在第一p-i-n结320及背接触层350中形成沟槽381C。
接着，将装置基板303输送至品质保证模组222，在该品质保证模组222中，在装置基板303上执行步骤122或品质保证及/或分路(shunt)移除步骤，以确保形成于基板表面上的装置达到所期望的品质标准，并在某些状况下校正所形成的装置中的缺陷。在步骤122中，使用探测装置以藉由使用一或多个基板接触探针来测量所形成的太阳能电池装置的品质及材料性质。
在一实施例中，品质保证模组222投射低能级光至太阳能电池的(多个)p-i-n结且使用一或多个探针来测量电池的输出，以判定所形成的(多个)太阳能电池装置的电气特性。若该模组检测到所形成的装置中的缺陷，则其可采取校正行动以校正装置基板303上的所形成的太阳能电池中的缺陷。在一实施例中，若发现有短路或其他类似缺陷，则可能需要在基板表面上的区域间建立反向偏压，以控制及/或校正一或多个有缺陷地形成的太阳能电池装置的区域。在校正制程期间，反向偏压通常传送足够高以校正太阳能电池中的缺陷的电压。在一实例中，若在装置基板303的本应隔离的区域中发现有短路，则可提升反向偏压的幅度至一位准，以使得在隔离区域之间的区域中的导电元件改变相位、分解或以某种方式改变以消除或减小电气短路的幅度。
接着，将装置基板303可任选地输送至基板剖切(sectioning)模组224，在该基板剖切模组224中，使用基板剖切步骤124将装置基板303分为多个更小的装置基板303，以形成多个更小的太阳能电池装置。在步骤124的一实施例中，将装置基板303插入基板剖切模组224，基板剖切模组224使用CNC玻璃切割工具来精确地切割并剖切装置基板303，以形成期望尺寸的太阳能电池装置。在一实施例中，将装置基板303插入剖切模组224，基板剖切模组224使用玻璃刻划工具来精确地划线装置基板303的表面。随后装置基板303沿划线断开，以形成完成太阳能电池装置所需的期望尺寸及数量的切块。
在一实施例中，步骤102至122可被配置以使用适于在大型装置基板303(诸如，2200mm×2600mm×3mm的玻璃装置基板303)上执行制程步骤的设备，且以后的步骤124可适于制造各种较小尺寸的太阳能电池装置而无需使用额外设备。在另一实施例中，步骤124于制程顺序100中的位置在步骤122之前，致使最初的大型装置基板303可剖切以形成多个个别太阳能电池，随后将这些个别太阳能电池一次一个地或作为一个群组(亦即，一次两个或两个以上)进行测试及特征化。在此状况下，步骤102至121被配置以使用适于在大型装置基板303(诸如，2200mm×2600mm×3mm的玻璃基板)上执行制程步骤的设备，且以后的步骤124及步骤122适于制造各种较小尺寸的模组而无需使用额外设备。
再参阅图1及图2，随后将装置基板303输送至接缝机/边缘消除模组226，在该边缘消除模组226中，使用基板表面及边缘制备步骤126来制备装置基板303的各种表面，以防止随后制程中的良率问题。在步骤126的一实施例中，将装置基板303插入接缝机/边缘消除模组226，以制备装置基板303的边缘，从而定形并制备装置基板303的边缘。装置基板303边缘的损坏可影响装置良率及生产可用太阳能电池装置的成本。在另一实施例中，使用接缝机/边缘消除模组226自装置基板303的边缘移除淀积材料(例如，10mm)，以提供一区域，此区域可用来在装置基板303与背面玻璃之间形成可靠密封(亦即，下文论述的步骤134至136)。自装置基板303的边缘移除材料还可适于防止最终形成的太阳能电池中的电气短路。在一实施例中，使用嵌有金刚石的皮带或圆盘来研磨基板302或303的边缘的材料。在另一实施例中，使用研磨轮、喷砂或激光切除技术来自基板302或303的边缘移除材料。
接着，将装置基板303输送至预筛选(pre-screen)模组228，在该预筛选模组228中，在装置基板303上执行可选择的预筛选步骤128，以确保形成于基板表面上的装置达到所期望的品质标准。在步骤128中，使用发光源及探测装置，以藉由使用一或多个基板接触探针测量所形成的太阳能电池装置的输出。若模组228检测到所形成的装置中有缺陷，其可采取校正行动或可报废该太阳能电池。
接着，将装置基板303输送至清洁模组230，在该清洁模组230中，在装置基板303上执行步骤130或层压前(pre-lamination)基板清洁步骤，以移除执行步骤122至128之后基板303的表面上所见的任何污染物。通常，清洁模组230使用湿式化学擦洗及冲洗步骤，以移除在执行电池隔离步骤之后基板表面上所见的任何非期望的污染物。
接着，将基板303输送至接合导线附接模组231，在该接合导线附接模组231中，在基板303上执行接合导线附接步骤131。步骤131用以附接为连接各种外部电性组件至所形成的太阳能电池300所需的各种导线/引线。接合导线附接模组231为自动导线接合工具，其可靠地并快速地形成在生产线200中生产大型太阳能电池300所需的诸多互连。
在一实施例中，使用接合导线附接模组231在装置基板303的背接触层350上形成侧汇流排355(图3C)及跨越汇流排356。在此组态中，侧汇流排355可包含导电材料，该导电材料接合至背接触层350以形成坚固的电性接触。在一实施例中，侧汇流排355及跨越汇流排356各自包含金属条，诸如铜箔胶带、镀镍银带、镀银镍带、镀锡铜带、镀镍铜带或其他可承载太阳能电池300所产出的电流，且能够可靠地接合至背接触层350的导电材料。在一实施例中，金属条的宽度介于约2mm与约10mm之间，且厚度介于约1mm至约3mm之间。
在一实施例中，将导电粘着剂施加于装置基板303的背接触层350。随后经由接合导线附接模组231将侧汇流排355精确地安置于导电粘着剂上。随后，例如在步骤136期间，导电粘着剂在压力下固化，以在背接触层350与侧汇流排355之间提供显著增大的导电率。
在一实施例中，藉由使用绝缘材料357，如绝缘带，将跨越汇流排356(跨越汇流排356在结上电连接至侧汇流排355)与太阳能电池300的背接触层350电性隔离。每一跨越汇流排356的末端通常具有一或多个引线362，用以将侧汇流排355及跨越汇流排356连接至接线盒370中的电连接，该接线盒370用以将所形成的太阳能电池300连接至其他外部电性组件。示例性接合导线附接模组231，以及在接合导线附接步骤131中执行的示例性制程的更详细描述呈现于下文标题为“接合导线附接模组”的部份。
在步骤132中，制备接合材料360(图3D)及“背玻璃”基板361，以传送至太阳能电池形成制程(亦即，制程顺序100)中。在玻璃布置模组(glass lay-upmodule)232中执行制备制程，玻璃布置模组232包含：材料制备模组232A、玻璃装载模组232B及玻璃清洁模组232C。藉由使用层压制程将背玻璃基板361接合至以上步骤102至130中所形成的装置基板303上(下文论述的步骤134)。在步骤132的一实施例中，制备聚合材料以置放于背玻璃基板361与装置基板303上的淀积层之间以形成密封，从而防止环境在太阳能电池的寿命期间侵蚀太阳能电池。
参阅图2，步骤132包含一系列子步骤，其中在材料制备模组232A中制备接合材料360，随后将接合材料360置放于装置基板303之上，将背玻璃基板361装载于装载模组232B中，且由清洁模组232C清洗，且随后将背玻璃基板361置放于接合材料360及装置基板303之上。
在一实施例中，材料制备模组232A适于接收呈薄片状的接合材料360，且适于执行一或多个切割操作以提供接合材料，如，聚乙烯醇缩丁醛(PVB)或乙烯醋酸乙烯酯(EVA)，此结合材料经调整尺寸以在背面玻璃与形成于装置基板303上的太阳能电池之间形成可靠密封。一般而言，当使用聚合接合材料360时，理想的是控制太阳能电池生产线200(接合材料360于其中储存并整合至太阳能电池装置中)的温度(例如，16℃-18℃)及相对湿度(例如，RH20％-22％)，以确保形成于接合模组234中的接合的属性为可重复的，并确保聚合材料的尺寸为稳定的。通常期望在使用前将接合材料储存于温度和湿度受控制区域(例如，T＝16℃-18℃；RH＝20％-22％)。
在步骤132的一部分中，使用自动机器人装置将接合材料360输送并安置覆盖于装置基板303的背接触层350、侧汇流排355(图3C)及跨越汇流排356(图3C)元件上。随后安置装置基板303及接合材料360以接收背玻璃基板361，该背玻璃基板361可藉由使用用以安置接合材料360的相同自动机器人装置或第二自动机器人装置置放于装置基板303及接合材料360上。
在一实施例中，在将背玻璃基板361安置于接合材料360上之前，对背玻璃基板361执行一或多个制备步骤，以确保理想地形成后续密封制程及最终太阳能产品。在一状况下，背玻璃基板361以“原始”状态被接收，其中基板361的边缘、总尺寸及/或清洁度并未得到良好控制。接收“原始”基板降低了在形成太阳能装置之前制备并储存基板的成本，且因此降低了太阳能电池装置成本、设备成本及最终形成的太阳能电池装置的生产成本。在步骤132的一实施例中，在执行背玻璃基板清洁步骤之前，在接缝模组(例如，前端基板接缝模组204)中制备背玻璃基板361表面及边缘。在步骤132的下一子步骤中，将背玻璃基板361输送至清洁模组232C，在此清洁模组232C中在基板361上执行基板清洁步骤，以移除基板361表面上所见的任何污染物。通常，如上文所述，清洁模组232C使用湿式化学擦洗及冲洗步骤来移除任何非期望的污染物。随后藉由使用自动机器人装置，将经制备的背玻璃基板361安置覆盖于接合材料及装置基板303上。
接着，将装置基板303、背玻璃基板361及接合材料360输送至接合模组234，在此接合模组234中执行层压步骤134以将背面玻璃基板361接合至于上文所论述的步骤102至130所形成的装置基板。在步骤134中，接合材料360，如聚乙烯醇缩丁醛(PVB)或乙烯醋酸乙烯酯(EVA)，夹于背面玻璃基板361与装置基板303之间。使用接合模组234中的各种发热元件及其他装置对结构加热并加压，以形成接合且密封的装置。因此，装置基板303、背玻璃基板361及接合材料360形成复合太阳能电池结构304(图3D)，该复合太阳能电池结构304至少部分地将太阳能电池装置的活性区域封入其中。在一实施例中，形成于背玻璃基板361中的至少一个孔洞保持至少部分未经接合材料360覆盖，以允许跨越汇流排356或侧汇流排355的部分保持暴露，以使得在未来步骤(亦即，步骤138)中可对太阳能电池结构304的这些区域进行电连接。示例性接合模组234及执行于层压步骤136中的示例性制程的更详细描述呈现于下文标题为“接合模组”的部份。
接着，将复合太阳能电池结构304输送至热压模组236，其中在复合太阳能电池结构304上执行热压步骤136，以移除接合结构中的捕获(trapped)气体，确保在步骤134期间形成良好接合，并固化于步骤131期间所施加的导电粘着剂，以使得可达成背接触层350与侧汇流排355之间的更大导电率。在步骤134中，将经接合的太阳能电池结构304插入热压模组的处理区域，在此处理区域中产出加热且高压气体以减少捕获气体量，从而改良装置基板303、背玻璃基板361与接合材料360之间的接合性质。步骤134中的加热及高压制程也用以固化导电粘着剂，以在背接触层350与侧汇流排355之间提供良好电连接，如，具有大致相等于焊接连接的导电率的导电率。此外，执行于热压器中的制程适用于确保更多地控制玻璃及接合层(例如，PVB层)中的应力，以防止由在接合/层压制程期间产生的应力所导致的未来密封失效或玻璃损坏。在一实施例中，可能需要将装置基板303、背玻璃基板361及接合材料360加热至可使所形成的太阳能电池结构304中的一或多个组件的应力松弛的温度。示例性热压模组236及执行于热压步骤136中的示例性制程的更详细描述呈现于下文标题为“热压模组”的部份。
接着，将太阳能电池结构304输送至接线盒附接模组238，在此接线盒附接模组238中，在复合太阳能电池结构304上执行接线盒附接步骤138。使用于步骤138期间的接线盒附接模组238用以将接线盒370(图3C)安装于部分形成的太阳能电池上。经安装的接线盒370作为将连接至所形成的太阳能电池的外部电性组件(诸如，其他太阳能电池或电力栅格)，与形成于步骤131期间的内部电连接点(诸如，引线362)之间的介面。在一实施例中，接线盒370含有一或多个接线盒接头371、372，以使得可将所形成的太阳能电池容易地且系统地连接至其他外部装置以传送所产生的电力。
接着，将太阳能电池结构304输送至装置测试模组240，在此装置测试模组240中，在太阳能电池结构304上执行装置筛选及分析步骤140，以确保形成于太阳能电池结构304表面上的装置达到所期望的品质标准。在一实施例中，装置测试模组240为太阳能模拟器模组，该太阳能模拟器模组用以评定及测试一或多个所形成的太阳能电池的输出。在步骤140中，使用发光源及探测装置，以藉由使用适于与接线盒370中的接头形成电性接触的一或多个自动组件来测量所形成的太阳能电池装置的输出。若该模组检测到所形成的装置中有缺陷，则其可采取校正行动或可报废该太阳能电池。
接着，将太阳能电池结构304输送至支撑结构模组241，在支撑结构模组241中，在太阳能电池结构304上执行支撑结构安装步骤141，以提供完整的太阳能电池装置，该太阳能电池装置具有附接至太阳能电池结构304的一或多个安装元件，该太阳能电池结构304使用步骤102至140形成至完整的太阳能电池装置，其可容易地安装并迅速地安置于客户位置。
接着，将太阳能电池结构304输送至卸载模组242，在此卸载模组242中，在基板上执行步骤142或装置卸载步骤，以将所形成的太阳能电池自太阳能电池生产线200移除。
在太阳能电池生产线200的一实施例中，生产线中的一或多个区域被安置于清洁室环境中，以减少或防止污染物影响太阳能电池装置良率及可用寿命。如图2所示，在一实施例中，将10,000级清洁室空间250置放于用来执行步骤108至118及步骤130至134的模组周围。
接合导线附接模组
如上文所指出，在接合导线附接步骤131中，执行一或多个制程步骤以形成电性引线362(图3C)，该电性引线362将允许完全形成的太阳能电池300容易地且系统地连接至外部装置，以传送太阳能所产生的电力。
图4A至图4B例示接合导线附接模组231的一实施例，此接合导线附接模组231用于执行组成接合导线附接步骤131的制程步骤。图4A为根据本发明的一实施例的接合导线附接模组231的示意性平面图。在一实施例中，接合导线附接模组231包括由系统控制器290控制的基板搬运系统420、跨越汇流排总成410及侧汇流排总成430。
在一般操作中，将装置基板303沿路径Ai传送至接合导线附接模组231中。随后装置基板303经由基板搬运系统420通过跨越汇流排总成410及侧汇流排总成430。装置基板303随后沿路径Ao退出接合导线附接模组231。
在一实施例中，基板搬运系统420包括：支撑桁架(support truss)，或支撑结构(未图示)，该支撑桁架或支撑结构安置于下方且适于支撑并保持用于接合导线附接模组231中的各种组件。在一实施例中，基板搬运系统420包括：输送机系统421，该输送机系统421具有多个常规自动输送带421A，用于以受控及自动方式来安置并传送接合导线附接模组231中的装置基板303。
在一实施例中，输送机系统421还包括多个无摩擦支撑元件421B，该无摩擦支撑元件421B安装至支撑结构且经安置邻接自动输送带421A，以允许支撑、移动并安置装置基板303，而使得在装置基板对准及/或接合制程期间，装置基板表面受到的接触及磨损最小。在一实施例中，将常规自动输送带421A安装于可移动结构上，该可移动结构允许藉由移动自动输送带421A来将装置基板303配置于无摩擦支撑元件421B上及/或自无摩擦支撑元件421B移除。无摩擦支撑元件421B可包含气体接收风管(gas receiving plenum)，该气体接收风管具有一或多个风管表面，多个孔洞形成于风管表面中。
在操作中，这些孔洞适于将气体(例如，空气、N2)自气体接收风管传送至设置于风管表面上的装置基板303的表面。这些孔洞所传送的气体因此用以“无摩擦地(frictionlessly)”支撑风管表面上的装置基板303，以使得可移动并对准装置基板303而无需接触或磨损装置基板303的表面。与仅使用输送机系统421相比，使用无摩擦支撑元件421B还允许更精确地控制装置基板303的移动，这是因为在对准期间大型装置基板303的常见小的X方向移动及Y方向移动对阻碍对准的摩擦力是敏感的。
在一实施例中，基板搬运系统420还包括各种对准及夹持构件以用于对准、安置及/或移动接合导线附接模组231中的装置基板303。在一实施例中，基板搬运系统420包括：前边缘粗停机(leading edge rough stop)425A、一或多个后边缘粗停机425B及一或多个夹持元件425C，以用于在处理期间保持及移动装置基板303。在一实施例中，前边缘粗停机425A、一或多个后边缘粗停机425B及一或多个夹持元件425C各自可在垂直方向(Z方向)及X-Y方向(图4A)上移动，以便在处理期间有效地安置且有角度地对准经保持的装置基板303。
在一实施例中，可使用前边缘粗停机425A及后边缘粗停机425B的各种配置来安置在接合导线附接模组231中处理的各种尺寸的装置基板303。亦即，当各不同尺寸的装置基板303皆由接合导线附接模组231处理时，可将尺寸适当的后边缘停机425B与前边缘粗停机425A结合使用。举例而言，一后边缘停机425B可适合于全尺寸装置基板，如2200mm×2600mm×3mm，而另一后边缘停机425B可适合于四分之一尺寸的面板，如1100mm×1300mm×3mm。
在一实施例中，基板搬运系统420还包括一或多个基准探测元件(datumfinding element)，诸如一或多个Y轴基准元件424A及推动器元件424B，以用于将装置基板303的一边缘对准接合导线附接模组231中的一已知位置。在操作中，在装置基板303之前边缘已由前边缘粗停机425A中所含有的实体限位器(stop)及/或一或多个感测器加以定位之后，装置基板303由推动器元件424B挤压而抵靠Y轴基准元件424A，以将装置基板303对准接合导线附接模组231中的已知Y位置。
在一实施例中，基板搬运系统420还包括影像系统(vision system)426，以用于将装置基板303的活性区域精确地对准跨越汇流排总成410及侧汇流排总成430中的元件，以使得可将跨越汇流排356(图3C)及侧汇流排355精确地安置于装置基板303上。在一实施例中，藉由用影像系统426扫描装置基板，影像系统426及系统控制器290皆适于将一或多个特征结构定位于装置基板303上。在一实施例中，影像系统426包括至少一个摄影机以及其他电子组件，以用于定位、储存及传送装置基板303上的特征结构的位置。
举例而言，影像系统426可用以定位形成于淀积在装置基板303上的层中的各种刻线特征结构(例如，在步骤108、步骤114及步骤120中的激光刻划)。由于步骤102中所接收的装置基板303中存在容差，故刻线特征结构的位置可相对于装置基板303的边缘变化。这种可变性可影响跨越汇流排356及侧汇流排355的置放，以及太阳能电池形成制程100的整体装置产率。一旦影像系统426定位了装置基板303上的期望刻线特征结构，则可藉由使用基板搬运系统420来重新安置装置基板303，以允许将跨越汇流排356及侧汇流排355相对于刻线特征结构置放于期望的位置。
仍请参阅图4A，跨越汇流排总成410通常用以将跨越汇流排356及绝缘材料357(图3C)淀积于装置基板303的背接触层350上。在一实施例中，跨越汇流排总成410包括：运动总成(assembly)414、材料供给总成416及跨越汇流排供给总成415。运动总成414用以将分配总成417沿横向“B”(亦即，±Y方向)安置，以使得可将跨越汇流排356淀积于背接触层350的表面上。
在一实施例中，运动总成414包括：常规致动器，该常规致动器用以藉由使用系统控制器290所发出的命令来控制材料供给总成416的移动。为了防止跨越汇流排356元件使太阳能电池300的活性区域短路，将具有电绝缘性质的绝缘材料357置放于跨越汇流排356下方。
在一实施例中，绝缘材料分配总成417自材料供给总成416接收绝缘材料，且将绝缘材料分配至装置基板303的背接触层350上。在一实施例中，跨越汇流排分配总成418自跨越汇流排供给总成415接收跨越汇流排356，且将跨越汇流排分配至绝缘材料上。在一实施例中，绝缘材料357具有淀积于其两侧面上的粘着剂材料，以使得可藉由使用一或多个施加元件，如滚轮，来将绝缘材料的一侧面附着至装置基板303的表面，且可藉由使用(多个)施加元件来将跨越汇流排356附着至绝缘材料357的另一侧面。在另一实施例中，绝缘材料357具有仅淀积于其一侧面上的粘着剂材料，以使得可经由(多个)施加元件来将绝缘材料357附着至装置基板的表面；且跨越汇流排356具有淀积于其一侧面上的粘着剂材料，以使得可经由(多个)施加元件来将跨越汇流排356接合至绝缘材料357表面。在一实施例中，在施加之前，经由保护条来保护具有粘着剂的绝缘材料357的侧面，当将绝缘材料357分配至装置基板303的背接触层350上时移除该保护条。
在一实施例中，侧汇流排总成430具有两个粘着剂分配模组432及两个侧汇流排淀积元件431，用以当装置基板303经由接合导线附接模组231在方向“Ai”上移动时，大体上同时地将两个侧汇流排355(图3C)设置于装置基板303上。在操作中，各粘着剂分配模组432用以将期望量的导电粘着剂材料分配于背接触层350的期望区域上。
接着，侧汇流排淀积元件431大体上同时地将侧汇流排355淀积于装置基板303的相对边缘上，覆盖经分配的导电粘着剂材料的一部分。在一实施例中，侧汇流排淀积元件431适于在将侧汇流排355置放于导电粘着剂上之前，对侧汇流排355施加预拉力。一般而言，期望导电粘着剂具有能将侧汇流排355保持于装置基板303的期望位置的粘着性质，即使在导电粘着剂完全固化之前亦是如此。
图4B为粘着剂分配模组432及侧汇流排淀积元件431的其中一个的一部分的侧视图，该测试图例示了根据本发明的一实施例当在“Ai”方向上依次定位或持续移动装置基板303时，用以将侧汇流排355置放于装置基板303的背接触层350上的元件。在操作中，当前移装置基板303时，将期望的导电粘着剂图案淀积于装置基板303的背接触层350上。
图5为具有淀积于其上的导电粘着剂的示例性图案的装置基板303的平面图。在一实施例中，导电粘着剂图案500包含沿装置基板303的期望区域的粘着剂连续线，其在图5中描绘为导电粘着剂图案500B。在另一实施例中，导电粘着剂图案500包含多个单独粘着剂珠粒，这些单独粘着剂珠粒沿着连续线间隔分布，如图5中导电粘着剂图案500A所描绘的那样。在一实施例中，可将导电粘着剂图案500淀积于单独珠粒中，这些单独珠粒相隔约10mm至约50mm的增值，诸如相隔约30mm。在一实施例中，这些单独珠粒为圆形且其直径的尺寸经调整为类似于用以形成侧汇流排355的金属条的宽度，如，约2mm至约10mm宽。
一般而言，导电粘着剂为其内设置有导电颗粒的聚合材料。在一实施例中，导电粘着剂为其内设置有导电颗粒的环氧树脂材料。导电粘着剂也可为丙烯酸粘着剂、聚氨酯粘着剂、橡胶粘着剂、聚硅氧粘着剂或其他类似粘着剂。在一实施例中，导电颗粒包含介于约40％与约80％之间，如约60％，的导电粘着剂百分比密度。在一实施例中，导电颗粒为纳米颗粒，此纳米颗粒具有大致介于约1nm与约100nm之间的直径。在一实施例中，导电颗粒可包含选自以下各项的材料：银、金、锡、铜、镍、铅、碳、石墨、类钻碳、其合金、其衍生物及其组合。
接着，参阅图4B，当装置基板303根据一实施例在“Ai”方向上前移时，藉由使用一或多个供给夹钳(gripper)435及一或多个滚轮436，将一段侧汇流排355安置于导电粘着剂490的图案上。在一实施例中，供给夹钳435及滚轮436被配置成将侧汇流排355施加至导电粘着剂490时将其拉伸置放。在一实施例中，当安置侧汇流排355时，滚轮436向其施加轻微向下力，以藉由打破导电粘着剂的表面张力来暂时固定侧汇流排355，因此侧汇流排355将保持处于原位，直到在后续步骤(亦即，步骤136)中导电粘着剂固化为止。在一实施例中，在整个侧汇流排355及背接触层350的表面上以期望的间隔施加非导电粘着胶带条(未图示)，以将侧汇流排355暂时固定于原位，直至在后续步骤(亦即，步骤136)中导电粘着剂固化为止。
在一实施例中，导电粘着剂可在室温下于指定时段内固化。举例而言，导电粘着剂可在室温下，在约40小时与约60小时之间的时段内固化。然而，如下文所论述，可能理想的是，在压力下固化导电粘着剂，以使粘着剂的导电率大于在大气压力下固化的导电粘着剂的导电率。因此，在一实施例中，为了确保在压力下的加速固化制程之前，导电粘着剂不固化，系统控制器290被配置为监控及控制装置基板在步骤131与步骤136之间的物流的计时。
接合模组
如上文所指出，在层压步骤134期间，执行一或多个制程步骤以将背面玻璃基板361接合至形成于步骤102至132中的装置基板303，从而形成经接合的复合太阳能电池结构304(图3D)。因此层压步骤134用以将完全形成的太阳能电池300的主动元件和外部环境密封开，从而防止太阳能电池300在其可用寿命期间提前降解。
图6例示可用以执行下文所论述的层压制程的接合模组234的实施例。图6为根据一实施例的接合模组234的示意性截面图。通常，接合模组234包括：皆由系统控制器290控制的预热模组611、层压模组610及输送机系统622。输送机系统622通常包括多个支撑滚轮621，该支撑滚轮621经设计以用于支撑、移动及/或安置装置基板303，装置基板303包括：配置于背接触层350与侧汇流排355之间的未固化导电粘着剂材料、配置于装置基板303上的接合材料360，及配置于接合材料上的背玻璃基板361(下文统称为复合太阳能电池结构304)。如图6所示，可沿路径Ai及路径Ao将复合太阳能电池结构304传送进入并经过接合模组234。
预热模组611通常含有多个支撑滚轮621、多个发热元件601A及601B、两个或两个以上温度感测器(例如，温度感测器602A及602B)及一或多个压缩滚轮631A。多个支撑滚轮621适于在将复合太阳能电池结构304安置于预热模组611的处理区域615中时支撑复合太阳能电池结构，且多个支撑滚轮621被配置为耐受正常制程期间发热元件601A及601B所产生的温度。在一实施例中，预热模组611还含有流体传送系统640A，该流体传送系统640A用以在处理期间将期望的流体，如空气或氮气(N2)，传送经过处理区域615。
多个发热元件601A及601B通常为灯(例如，IR灯)、电阻发热元件或其他热产生装置，这些发热元件由系统控制器290控制以在处理期间将期望量的热传送至复合太阳能电池结构304的期望区域。在一实施例中，将多个发热元件601A安置于复合太阳能结构304上方，且将多个发热元件601B安置于复合太阳能电池结构304下方。在一实施例中，发热元件601A及601B经定向而大体上与基板的行进方向垂直，且当基板被持续移动经过处理区域615时，灯所产出的能量产生在整个基板上的均匀温度分布。
压缩滚轮631A适于向复合太阳能电池结构304提供所期望量的力“F”，以确保在执行预热制程步骤后移除复合太阳能电池结构304中所见的所有气泡，在复合太阳能电池结构304中均匀分布接合材料。压缩滚轮631A通常被配置成接收已在预热模组611中经充分加热的复合太阳能电池结构304。
参阅图6，预热模组611还含有两个温度感测器602A及602B，温度感测器602A及602B适于在预热制程期间测量复合太阳能电池结构304的多个区域的温度。温度感测器可各自为无接触型温度感测器，如常规的高温计(pyrometer)，或常规的接触型温度感测器。在一实施例中，预热模组611含有：顶部温度感测器602A，该顶部温度感测器602A适于在处理期间或处理之后测量复合太阳能电池结构304的顶部的温度；及底部温度感测器602B，该底部温度感测器602B适于在处理期间或处理之后测量复合太阳能电池结构304的底部的温度。在一实施例中，将顶部温度感测器602A及底部温度感测器602B安置于彼此相对处，以使得可同时测量出在基板上同一位置处的复合太阳能电池结构304的顶部侧与底部侧之间的温度差异。在接合材料为PVB的一实例中，预热模组温度设定点可在约为40℃至约60℃的范围内。
一般而言，在预热制程期间，当复合太阳能电池结构304通过处理区域615时，藉由使用配置于该处理区域中的一或多个发热元件601A及601B来对复合太阳能电池结构304进行可控制地加热。在一实施例中，使用系统控制器290及安置于复合太阳能电池结构304顶部的至少一个温度感测器602A及安置于复合太阳能电池结构304底部的至少一个温度感测器602B，来闭环控制至少一个顶部发热元件601A及至少一个底部发热元件601B。在预热复合太阳能电池结构304之后，藉由使用一或多个压缩滚轮631A使用一或多个受控力量产生元件(controlled force generating element)，来向经预热的复合太阳能电池结构304的一或多个侧面施加期望的力。一或多个压缩滚轮631A所供应的施力可介于约200N/cm与约600N/cm之间。
层压模组610通常含有多个支撑滚轮621、多个发热元件601C及601D、两个或两个以上温度感测器(例如，温度感测器602C及602D)及一或多个压缩滚轮631B。多个支撑滚轮621适于在将复合太阳能电池结构304安置于层压模组610的处理区域616中时支撑复合太阳能电池结构，且多个支撑滚轮621被配置成耐受正常热处理期间所达到的温度。在一实施例中，层压模组610还含有流体传送系统640B，该流体传送系统640B用以在处理期间将期望的流体传送经过处理区域616。在一实施例中，流体传送系统640B为风扇总成，该风扇总成适于藉由使用系统控制器290所发出的命令，来传送期望的空气流流过配置于处理区域616中的基板的一或多个表面。
多个发热元件601C及601D通常为灯(例如，IR灯)、电阻发热元件或其他的热产生装置，这些发热元件由系统控制器290控制以在处理期间将期望量的热传送至复合太阳能电池结构304的期望区域。在一实施例中，将多个发热元件601C安置于复合太阳能结构304上方，且将多个发热元件601D安置于复合太阳能电池结构304下方。在一实施例中，发热元件601C、601D经定向而大体上与基板的行进动方向垂直，且当基板被移动经过处理区域时，灯所产出的能量产生在整个基板上的均匀温度分布。
一或多个压缩滚轮631B适于向复合太阳能电池结构304(亦即，复合结构)提供期望量的力“F”，以确保移除复合太阳能电池结构304中所见的所有气泡，并在复合太阳能电池结构304中均匀分布接合材料。压缩滚轮631B通常被配置成接收已在层压模组610中经充分加热的复合太阳能电池结构304。在一实施例中，如图6所示，藉由使用常规电力产成元件或气动力产成元件，用压缩滚轮631B来向复合太阳能电池结构304的两个侧面施加力“F”，从而使用一对压缩滚轮631B来移除基板中的任何捕获空气。
参阅图6，层压模组610还含有两个温度感测器602C、602D，其适于在层压制程期间测量复合太阳能电池结构304的多个区域的温度。温度感测器可为无接触型温度感测器，如常规的高温计，或常规的接触型温度感测器。在一实施例中，层压模组610含有：顶部温度感测器602C，该顶部温度感测器602C适于在处理期间或处理的后测量复合太阳能电池结构304的顶部的温度；及底部温度感测器602D，该底部温度感测器602D适于在处理期间或处理的后测量复合太阳能电池结构304的底部的温度。在一实施例中，将顶部温度感测器602C及底部温度感测器602D安置于彼此相对处，以使得可同时测量出复合太阳能电池结构304的顶部侧面与底部侧面之间的温度差异。在一实施例中，将成对温度感测器602C及602D的阵列安置于复合太阳能电池结构304的期望区域上方，以使得可测量出复合太阳能电池结构304的不同区域上的顶部温度读数及底部温度读数。
因此，在执行预热制程之后，在层压模组610中执行层压制程。在层压制程期间，当复合太阳能电池结构304通过处理区域616时，藉由使用安置于该处理区域中的一或多个发热元件601C及601D来对复合太阳能电池结构304进行可控制地加热。在一实施例中，使用系统控制器290及安置于复合太阳能电池结构304顶部的至少一个温度感测器602C及安置于复合太阳能电池结构304底部的至少一个温度感测器602D，来闭环控制至少一个顶部发热元件601C及至少一个底部发热元件601D。在接合材料为PVB的一实例中，层压模组温度设定点可约为70℃至约105℃的范围内。在层压模组中加热基板之后，藉由使用一或多个压缩滚轮631B使用一或多个受控力量产成元件，来向复合太阳能电池结构304的一或多个侧面施加期望的力。一或多个压缩滚轮631B所供应的施力可介于约200N/cm与约600N/cm之间。
尽管在接合模组234中向复合太阳能电池结构304暂时加热并加压，但是通常所施加的热阶及压力持续时间不足以在接合模组234中完全固化设置于背接触层350与侧汇流排355之间的导电粘着剂。因此，仍能够在后续步骤(亦即，步骤136)中在压力下压缩并进一步固化该导电粘着剂，以达成背接触层350与侧汇流排355之间的可重复高位准导电率，如，约相当于焊接连接的导电率。
热压模组
如上文所论述，在热压步骤136中，将复合太阳能电池结构304插入热压模组236的处理区域，在该处理区域中对复合太阳能电池结构304加热并加压，以减少位于接合材料360与背玻璃基板361、基板302或背接触层350之间的捕获气体量，进而防止环境经由捕获气体区域侵蚀部分太阳能电池装置。还使用热压步骤136来改良基板302、背玻璃基板361及接合材料360之间的接合的性质。执行于热压步骤136中的制程还适用于确保玻璃及接合层(例如，PVB层)中的应力受到控制，以防止由在接合/层压制程期间产生的应力所导致的未来密封失效或玻璃损坏。此外，执行于热压步骤131中的制程适用于固化设置于背接触层350与侧汇流排355之间的导电粘着剂，因此该两者之间的导电率与标准固化制程所产生的导电率相比是增加的。
图7图示热压模组236及支撑设备的一实施例的侧截面视图。在一实施例中，热压模组236包括：容器(vessel)总成710、一或多个基板托架720及装载系统730。容器总成710通常含有：流体移动装置711、压缩机712、发热单元713、冷却单元714及容器715。容器715具有门716，门716被配置成在处理期间将基板托架720及配置于其上的复合太阳能电池结构304封闭在处理区域1117中。如图7所示，将门716关闭并密封容器715。结合使用压缩机712、系统控制器290及压力感测器“P”，藉由控制来自流体泵712A、阀712B及释放阀712C的高压流体的传送及释放，以在热压步骤136期间传送并有效地控制处理区域1117中的压力。在一实施例中，压缩机712适于在处理期间将大于约13巴(bar)的压缩空气提供至热压模组236的处理区域1117。在另一实施例中，压缩机712适于在处理期间将介于约13巴与约15巴之间的压缩空气提供至处理区域1117。
为了在热压步骤136期间控制复合太阳能电池结构304的温度，结合使用系统控制器290及温度感测器“T”，藉由使用发热单元713及冷却单元714，来控制传送至安置于处理区域1117中的复合太阳能电池结构304的热量。发热单元713通常含有：发热器控制器713A及多个发热元件713B(例如，热控电阻发热元件)，该发热器控制器713A和发热元件713B与设置于处理区域1117中的(多个)复合太阳能电池结构304形成热连通。类似地，冷却单元714含有：冷却单元控制器714A及多个冷却元件714B，该冷却单元控制器714A和冷却元件714B与配置于处理区域1117中的(多个)复合太阳能电池结构304形成热连通。冷却元件714B可包含一系列的含流体通道，该含流体通道中自冷却单元控制器714A提供流体交换介质，以冷却处理区域1117中所含有的组件。在一实例中，发热元件713B及/或冷却元件714B被设置在处理区域1117中，且这些元件适于藉由使用流体移动装置711(例如，机械风扇)，在处理期间由处理区域1117中含有的高压气体的移动所供应的对流热传送来添加及/或移除复合太阳能电池结构304中的热。流体移动装置711被配置以在处理期间向处理区域1117中含有的流体提供运动，从而还减小整个处理区域1117中的温度变异。在一实施例中，处理区域中的温度维持于约140℃与约160℃之间并持续约1小时至约4小时之间。热压器处理的温度、压力及时间将根据所使用的接合材料类型、所使用的导电粘着剂类型而变化，且随着一或多个制程变量改变而变化。
在一实施例中，经由热压模组236来将每一复合太阳能电池结构304加热并置放于均衡压力下。在一实施例中，在约13巴与约15巴之间的压力下，将复合太阳能电池结构304加热至约140℃与约160℃之间的温度，持续1小时与4小时之间的时段，从而固化设置于背接触层350与侧汇流排355之间的导电粘着剂。
装载系统730通常被配置以在处理之前将一或多个托架720传送至容器715的处理区域1117，且在处理之后将一或多个托架720自处理区域1117移除。装载系统730通常含有：自动材料搬运装置731，例如，输送机或机器人装置，用来以自动方式来向容器715的处理区域1117传送托架720并自处理区域1117传送托架720。
一或多个基板托架720通常包括一或多个区域隔板721，区域隔板721适于在处理期间支撑复合太阳能电池结构304。在一实施例中，每一基板托架720皆含有轮，这些轮允许在生产线200中容易地移动或安置托架。各复合太阳能电池结构304以期望的间距隔开，以确保温度一致性，并确保施加于复合太阳能电池结构304的压力一致。在一实施例中，为了确保基板经受相同的处理条件，将一或多个间隔件(spacer)722设置于相邻复合太阳能电池结构304之间，并使其与相邻两个复合太阳能电池结构均接触，以确保相邻复合太阳能电池结构304之间的间隔一致。在一实施例中，在相邻复合太阳能电池结构304之间安置三个或三个以上的间隔件。在一实例中，间隔件722适于将相邻复合太阳能电池结构304隔开约5mm与约15mm之间的间隔。
一般而言，热压模组236可以是可传送地连接至安置于接合模组234之后的自动装置281，以接收一或多个复合太阳能电池结构304并在该一或多个复合太阳能电池结构上执行热压步骤136。热压模组236还可以是可传送地连接至安置于接线盒附接模组238之前的自动装置281，以使得可将经处理的复合太阳能电池结构304传送至下游处理模组。
在一实施例中，如图2所示，将离开接合模组234的复合太阳能电池结构304传送至基板托架720，随后将基板托架720传送至热压模组236以进行处理，且在处理之后将基板托架720传送至靠近接线盒附接模组238的位置。如图2所示，多个基板托架720被安置，以自安置于接合模组234之后的自动装置281接收复合太阳能电池结构304。在一实施例中，安置一或多个机器人(例如，6轴机器人)，以自安置于接合模组234之后的自动装置281传送复合太阳能电池结构304，并藉由使用机器人装置(例如，自动材料搬运装置731)来将这些复合太阳能电池结构传送至可移动基板托架720上。类似地，在一实施例中，将基板托架720自热压模组236移动至一位置，在该位置上机器人(例如，6轴机器人)能够自基板托架720传送复合太阳能电池结构304，并将其传送至安置于接线盒附接模组238之前的自动装置281。在一实施例中，可用自动方式来将基板托架720移至热压模组236并将其自热压模组236移走。
经由太阳能电池生产线模组使用导电粘着剂形成电连接的方法
如先前所阐述，可使用处理顺序100的步骤131至136在接合导线附接模组231、接合模组234及热压模组236中，使用导电粘着剂在装置基板303上形成电连接。在一实施例中，在接合导线附接模组231中接合导线附接步骤131期间，将导电粘着剂施加至装置基板303的背接触层350且将侧汇流排355设置覆盖于该导电粘着剂上。接着，在接合制备模组232中的接合制备步骤132期间，装置基板303具有淀积于背接触层350(其上具有导电粘着剂及侧汇流排355)之上的接合材料360，及置放于接合材料360上的背玻璃基板361，以形成复合太阳能电池结构304。接着，在接合模组234中的接合步骤134期间，在所施加的热下暂时压缩复合太阳能电池结构304。随后，在热压模组236中的热压步骤136期间，使复合太阳能电池结构304受热及受压并持续足以完全固化导电粘着剂的一段时间。已发现，如此固化的导电粘着剂呈现与焊接连接的导电性质相同的导电性质，此导电性质显著高于在大气压下根据标准程序固化导电粘着剂可获得的导电性质。
相信，在压力下固化导电粘着剂还允许在执行固化制程之后导电粘着剂中的粘着剂元件(例如，环氧树脂)维持悬浮导电颗粒的间隔及分布(该间隔及分布在压力下固化制程期间得以达成)。还相信，在固化期间对导电粘着剂施压还使得设置于背接触层350与侧汇流排355之间的导电粘着剂的厚度是更为可重复的，这是由于当施加压力时，过量导电粘着剂通常自形成于背接触层350与侧汇流排355之间的空间流出所致。粘着剂的更可重复厚度倾向于透过导电粘着剂的各个珠粒(见图5中的元件符号500A至500B)，减少自一个经形成的太阳能电池300至另一个经形成的太阳能电池300间的电阻变量，因而改良生产线200的装置产率。
图8示意地图示制程顺序800的一实施例，制程顺序800涵盖制程顺序100的步骤131至136，制程顺序100用于在生产线200中的太阳能电池300形成期间，在装置基板303上形成电连接。如上文所详述，本发明的实施例可包括一种用于电性装配太阳能电池300的方法及装置，以使得可将接线盒370附接至外部装置以接收太阳能所产生的电力。本文所说明的处理顺序100中的处理顺序的组态、处理步骤的编号、处理步骤的次序及处理顺序800的安排并非旨在限制本文所描述的本发明的范畴。
处理顺序800通常始于步骤805，在此步骤中藉由使用机器人装置来将一或多个装置基板303移动至接合导线附接模组231的输入区域，以使得自动输送带421A可接收并安置装置基板303。自动输送带421A还可适于接收已按照步骤102至130所处理的多个装置基板303。装置基板303的移动可由系统控制器290发至耦接于自动输送带421A的一或多个驱动机构的命令来控制。
在步骤810中，装置基板303可沿自动输送带421A移动，直到前边缘粗停机425A中含有的可移动硬停机元件及光学感测器或位置感测器感测到装置基板303的前边缘为止。前边缘通常为装置基板303的与运动方向“Ai”垂直的边缘，且该边缘首先进入于前边缘粗停机425A(图4A)的范围中。
在步骤815中，可将装置基板303下降至气垫上，该气垫由流经形成于多个无摩擦支撑元件421B中的多个孔洞的气体所产生。在一实施例中，藉由适于举升及降低自动输送带421A的一或多个致动器的使用以将装置基板303下降至气垫上。一旦将装置基板303安置于气垫上，即可藉由使用推动器元件424B来将装置基板与Y轴基准元件424A对准。在一实施例中，控制Y轴基准元件424A及推动器元件424B中的伺服马达，以将装置基板安置于接合导线附接模组231中的期望位置上。
接着，可升举尺寸适当的后边缘(trailing edge)粗停机425B，以啮合装置基板303的后边缘。在一实施例中，后边缘粗停机425B推动装置基板抵靠前边缘粗停机425A。在一实施例中，对Y轴基准元件424A、后边缘粗停机425B及前边缘粗停机425A的伺服控制，允许将装置基板303在X方向及Y方向上安置，以使得可在后续步骤中进行精密调整或校正。
在步骤820中，可在形成于装置基板303上的特征结构与接合导线附接模组231中的自动组件之间达成精确定位及对准。在一实施例中，相对于接合导线附接模组231中的自动组件来进行刻线沟槽381C(图3C)的X方向、Y方向及角度对准。可藉由使用影像系统426所收集的数据及由系统控制器290发至经伺服控制的Y轴基准元件424A、后边缘粗停机425B及前边缘粗停机425A的控制信号，来调整装置基板303的X方向、Y方向及角度对准。
在步骤825中，一旦对准装置基板303，装置基板303即可由夹持元件425C握取并保持。在一实施例中，一旦夹持元件425C握取装置基板303的一部分，Y轴基准元件424A、后边缘粗停机425B及前边缘粗停机425A即自装置基板303脱离且被收回。在一实施例中，随后使用夹持元件425C沿已知路径移动装置基板303经过接合导线附接模组231，以使得可在后续步骤中精确安置跨越汇流排356及侧汇流排355元件。在一实施例中，夹持元件425C的移动由接收自系统控制器290的命令来控制。在一实施例中，在夹持元件425C握取装置基板303的一部分后，使用影像系统426来复查装置基板303的位置，以确保装置基板303仍处于期望的对准位置。
在步骤830中，可经由接收自系统控制器290的命令，来将绝缘材料357及跨越汇流排356安置于装置基板303的背接触层350上的期望位置。在一实施例中，将一或多段绝缘材料357及两个跨越汇流排356安置于装置基板303表面上，以形成用以自侧汇流排355向接线盒370(图3C)传送电流的引线362。
在一实施例中，步骤830包含两个主要步骤。第一步，将绝缘材料357置放于跨越汇流排356与背接触层350之间，以防止跨越汇流排356使太阳能电池300的活性区域短路。在此步骤中，绝缘材料分配总成417将一或多段期望的绝缘材料357分配于装置基板303的表面上。第二步，跨越汇流排分配总成418将一或多段期望的跨越汇流排356分配于绝缘材料357的表面上。
在一实施例中，分配跨越汇流排356的制程包括以下步骤：将一侧面上设置有粘着剂的跨越汇流排356压至绝缘材料357的表面上；及当将期望长度的跨越汇流排356安置于绝缘材料357的表面上时，接着切断跨越汇流排356。如图3C所示，此步骤可能需要将两段跨越汇流排356材料及一或多段绝缘材料357附着至装置基板303，以允许形成两个电性隔离引线362，该两个电性隔离引线362经由各个侧汇流排355分别连接至装置基板的活性区域。在一实施例中，可藉由使用接收自系统控制器290的命令，来逐一自动调整太阳能电池的跨越汇流排356及绝缘材料357的置放及物理配置。
在步骤835中，响应于接收自系统控制器290的命令，经由粘着剂分配模组432将导电粘着剂图案500施加于背接触层350的表面。在一实施例中，导电粘着剂图案500可包含连续珠粒(500B，图5)。在一实施例中，导电粘着剂图案500可包含以期望的间隔分配的珠粒线(500A，图5)。在一实施例中，触发系统控制器290中的计时器，以确保在进行下文所描述的后续压力固化制程(亦即，步骤880)之前不固化导电粘着剂。在一实施例中，藉由在期望的方向“Ai”上前移装置基板303(图4A及图4B)，将导电粘着剂图案500同时安置于装置基板303的相对边缘上。
在步骤840中，经由侧汇流排淀积元件431来将各个侧汇流排355安置于导电粘着剂图案500上。在一实施例中，在将各个侧汇流排355置放于导电粘着剂图案500上之前或在此期间，将各个侧汇流排355拉伸(in tension)置放。在一实施例中，将各个侧汇流排355轻微地挤压于粘着剂图案500上，以打破粘着剂的表面张力并将侧汇流排355暂时固定于原位，直至可完成后续加压固化步骤为止。在一实施例中，在整个侧汇流排355上以期望的间隔置放非导电粘着胶带条，以将侧汇流排355暂时固定于原位，直到可完成后续加压固化步骤为止。在一实施例中，藉由在期望的方向“「Ai”上前移装置基板303(图4A及图4B)，来将增量段的两个侧汇流排355同时安置于装置基板303的相对边缘上。
在步骤845中，夹持元件425C释放装置基板303，且自动输送带421A被举升以自无摩擦支撑元件421B接收装置基板303。在自动输送带421A接收装置基板303之后，关闭流向无摩擦支撑元件421B的气流，且自动输送带421A将装置基板303移向处理顺序100中的下一模组。装置基板303的移动可由系统控制器290发至耦接于自动输送带421A的一或多个驱动机构的命令来控制。
在步骤850中，在材料制备模组232A中制备接合材料360。在步骤855中，随后将接合材料360置放覆盖于装置基板303上。在步骤860中，将背玻璃基板361装载于装载模组232B中，并由清洁模组232C清洗。在步骤865中，随后将背玻璃基板361置放覆盖于接合材料360及装置基板303上以形成复合太阳能电池结构304。
在步骤870中，使复合太阳能电池结构304往前进入接合模组234的预热模组611中。当经由支撑滚轮621前移复合太阳能电池结构304经过预热模组611时，经由发热元件601A及601B加热该复合太阳能电池结构。在接合材料为PVB的一实例中，层压模组温度设定点可在约为40℃至约60℃的范围中。在预热复合太阳能电池结构304之后，使其前移经过压缩滚轮631A。在一实施例中，复合太阳能电池结构304的前移、加热及压缩由接收自系统控制器290的命令来控制。在一实例中，压缩滚轮631A所供应的施力可介于约200N/cm与约600N/cm之间。通常，将基板保持于预热模组中制程压力及温度下持续少于约30秒。
在步骤875中，复合太阳能电池结构304往前进入接合模组234的层压模组610中。当将复合太阳能电池结构304前移经过层压模组610时，经由发热元件601C及601D来再次加热该复合太阳能电池结构。在接合材料为PVB的一实例中，层压模组温度设定点可在约为70℃至约105℃的范围中。在加热复合太阳能电池结构304后，经由压缩滚轮631B来向复合太阳能电池结构304施加期望的压力，该压力足以层压复合太阳能电池结构304，而不会完全固化配置于太阳能电池结构304的背接触层350与侧汇流排355之间的导电粘着剂。在一实施例中，复合太阳能电池结构304的前移、加热及压缩由接收自系统控制器290的命令来控制。在一实例中，压缩滚轮631B所供应的施力可介于约200N/cm与约600N/cm之间。通常，将基板保持于层压模组中制程压力及温度下持续少于约30秒。
在步骤880中，将复合太阳能电池结构304输送至热压模组236的容器总成710的处理区域1117中。在一实施例中，经由热压模组236来将复合太阳能电池结构304加热并置放于均衡压力下。在一实施例中，于约11巴与约15巴之间的压力下，将复合太阳能电池结构304加热至约140℃与约160℃之间的温度持续约1小时与4小时之间的时段，从而减少复合太阳能电池结构304中的捕获气体，并固化配置于背接触层350与侧汇流排355之间的导电粘着剂。在一实施例中，执行于复合太阳能电池基板304上的热压器制程的温度、压力及持续时间由系统控制器290来控制。
在一实施例中，系统控制器290被配置成控制在步骤835中施加导电粘着剂与在步骤880中固化导电粘着剂之间的计时，从而确保导电粘着剂不提前固化。举例而言，在一实施例中，当将导电粘着剂保持于室温及大气压力下时，其在施加后约60小时内固化。然而，若将导电粘着剂保持于约150℃的温度下持续约两个小时，则导电粘着剂将在一小时至四个小时内固化。在此实例中，系统控制器290确保生产线200中的每一复合太阳能电池结构304在60小时内完成制程顺序800，从而确保在高压及高温下适当固化导电粘着剂，而非如当前的现有技术那样在大气压及室温下固化导电粘着剂。
在本发明的一实施例中，已发现，使其中含有导电颗粒的粘着剂在高压下固化显著地减小了所形成的电连接的电阻。在一实施例中，已发现，使导电粘着剂在高压下固化所提供的电阻约等效于常规焊接电连接的电阻。
图9A及图9B例示了此发现的一种可能的解释。图9A为具有经由导电粘着剂900A接合至侧汇流排355的背接触层350的太阳能电池的示意性部分截面图，该导电粘着剂900A在大气压力及高温下得以常规地固化。导电粘着剂900A包含散布于聚合物902中的导电颗粒901。我们认为，在常规固化期间(亦即，在大气压力下或接近大气压力下)，导电颗粒901维持随机分隔。因此，当电流在其路径上自导电颗粒901行至导电颗粒901时，自背接触层350流至侧汇流排355的电流必须穿过显著量的聚合物902。我们认为，电流通过聚合物902将增大其路径中的电阻。
此外，配置于背接触层350与侧汇流排355之间的导电粘着剂900A的厚度(t1)，比下文论述的在施加温度及压力下固化的导电粘着剂900B的厚度(t2)更大，变化更多。相信，较大厚度及厚度的较大变化是归因于以下因素：在将侧汇流排355与粘着剂900A接触置放的制程期间，通常在侧汇流排355、未固化导电粘着剂900A及背接触层350之间施加最小的力并持续最短的时间；以及导电粘着剂的机械性质(诸如，粘度)变化，该机械性质为暴露于大气的温度及时间(例如，固化时间)的函数。
图9B为具有经由导电粘着剂900B接合至侧汇流排355的背接触层350的太阳能电池300的示意性部分截面图，导电粘着剂900B根据本发明的一实施例在高压下固化。导电粘着剂900B包含散布于聚合物902中的导电颗粒901。我们认为，在根据本发明的一实施例的高压固化期间，导电颗粒901以如图9B所示的较紧排列而置放。结果，自背接触层350流至侧汇流排355的电流直接通过经对齐的导电颗粒901，而来自聚合物902的电阻显著地比图9A中所描绘的经常规固化的导电粘着剂900A的电阻小。如上文所指出，还相信，通过在固化期间对导电粘着剂900B施加压力，允许在背接触层350与侧汇流排355之间形成的导电粘着剂的厚度(t2)更可重复，这是由于当施加压力时，过量导电粘着剂通常自形成于背接触层350与侧汇流排355之间的空间流出所致。
图10为柱状图，该柱状图将藉由使用根据本发明的实施例在加压下固化的导电粘着剂所形成的电连接的电阻测试数据，与用常规固化的导电粘着剂所形成的电连接的电阻测试数据，以及与焊接连接的电阻测试数据相比较。焊接连接的电阻测量值由数字1010来表示。在高热(约150℃)而无附加压力下固化的导电粘着剂连接的电阻测量值由数字1020来表示。根据本发明的一实施例，在高热(约150℃)及压力(约13巴)下固化的导电粘着剂连接的电阻测量值由数字1030来表示。根据本发明的一实施例，在中热(约80℃)及压力(约13巴)下固化的导电粘着剂连接的电阻测量值由数字1040来表示。在中热(约80℃)而无附加压力下固化的导电粘着剂连接的电阻测量值由数字1050来表示。如可见于图中，由在压力下固化的导电粘着剂所形成的电连接呈现的电阻，显著低于在大气压力下固化的导电粘着剂所形成的电连接呈现的电阻。此外，由在压力下固化的导电粘着剂所形成的电连接呈现的电阻相等于常规焊接连接的电阻。
因此，由根据本发明的实施例在高压下固化的导电粘着剂所形成的电连接所提供的导电率，显著高于根据常规方法固化的导电粘着剂所形成的电连接所提供者。此外，根据本发明的实施例形成的电连接呈现大致相当于焊接连接的导电率，而无与焊接相关联的局部加热的潜在不良影响及在生产线环境中维护焊接模组的高成本。
尽管以上内容针对本发明的实施例，但是可在不脱离本发明的基本范畴的情况下设计本发明的其他及进一步实施例，且其范畴由以下权利要求所决定。

Claims (15)

1.一种形成电连接的方法，包含以下步骤：
将导电粘着剂分配于太阳能电池基板的背接触层的一表面上，其中所述太阳能电池基板包含：
玻璃基板；
透明导电层，该透明导电层淀积于所述玻璃基板之上；
一或多个硅层，该一或多个硅层淀积于所述透明导电层之上；及
背接触层，该背接触层淀积于所述一或多个硅层之上；
将侧汇流排的一部分安置于所述导电粘着剂的一部分上；
将聚合材料安置于所述背接触层及所述侧汇流排之上；
将背玻璃基板设置于所述聚合材料之上，以形成一复合结构；
以基本上超过大气压力的压力压缩所述复合结构；及
在所述压缩复合结构的步骤期间固化所述导电粘着剂。
2.如权利要求1的方法，进一步包含以下步骤：在所述固化的步骤期间向所述复合结构施加约140℃与约160℃之间的热。
3.如权利要求2的方法，其中所述压缩复合结构的步骤进一步包含以下步骤：以约11巴与约15巴之间的压力压缩所述复合结构。
4.如权利要求3的方法，其中所述压缩复合结构的步骤进一步包含以下步骤：压缩所述复合结构历时约1小时至约4小时。
5.如权利要求4的方法，其中所述压缩复合结构的步骤进一步包含以下步骤：均衡地压缩所述复合结构。
6.如权利要求5的方法，其中所述导电粘着剂包含具有导电颗粒于其中的一环氧树脂，其中所述导电颗粒选自由以下组成的群组：银、金、铜、镍、碳及石墨。
7.如权利要求6的方法，进一步包含以下步骤：在所述压缩步骤之前层压所述复合结构。
8.一种形成电连接的方法，包含以下步骤：
将导电粘着剂分配于太阳能电池生产线的接合导线附接模组中的太阳能电池基板的背接触层的一表面上，其中所述导电粘着剂包含具有导电颗粒散布于其中的环氧树脂，且其中所述太阳能电池基板包含：
玻璃基板；
透明导电层，该透明导电层淀积于所述玻璃基板之上；
一或多个硅层，该一或多个硅层淀积于所述透明导电层之上；
背接触层，该背接触层淀积于所述一或多个硅层之上；及
跨越汇流排，该跨越汇流排配置于所述背接触层之上，以使所述跨越汇流排与所述背接触层绝缘；
将侧汇流排的一部分安置于所述导电粘着剂的一部分之上；
将聚合材料安置于所述背接触层及所述侧汇流排之上；
将背玻璃基板设置于所述聚合材料之上以形成一复合结构；
以基本上超过大气压力的压力压缩所述复合结构；
在所述太阳能电池生产线的热压模组中，于所述压缩复合结构的步骤期间固化所述导电粘着剂；及
经由所述太阳能电池生产线中的系统控制器，来控制所述分配导电粘着剂的步骤以及所述固化步骤之间的计时。
9.如权利要求8的方法，进一步包括以下步骤：在所述太阳能电池生产线的所述热压模组中，于进行所述固化的步骤期间，向所述复合结构施加处于约140℃与约160℃之间的温度的热。
10.如权利要求9的方法，其中所述压缩复合结构的步骤进一步包含以下步骤：在所述太阳能电池生产线的所述热压模组中，以约11巴与约15巴之间的压力均衡地压缩所述复合结构，历时约1小时至约4小时之间的一时段。
11.如权利要求10的方法，进一步包含以下步骤：在所述压缩步骤之前，在所述太阳能电池生产线的一层压模组中层压所述复合结构。
12.如权利要求11的方法，其中所述层压的步骤包含以下步骤：预热所述复合结构并经由压缩滚轮来压缩所述复合结构。
13.如权利要求12的方法，其中所述导电颗粒选自由以下项组成的群组：银、金、铜、镍、碳及石墨。
14.一种形成电连接的方法，包含以下步骤：
将导电粘着剂分配于太阳能电池生产线的接合导线附接模组中的太阳能电池基板的背接触层的一表面上，其中所述导电粘着剂包含具有导电颗粒散布于其中的一环氧树脂，且其中所述太阳能电池基板包含：
玻璃基板；
透明导电层，该透明导电层淀积于所述玻璃基板之上；
一或多个硅层，该一或多个硅层淀积于所述透明导电层之上；
背接触层，该背接触层淀积于所述一或多个硅层之上；及
跨越汇流排，该跨越汇流排配置于所述背接触层之上，以使所述跨越汇流排与所述背接触层绝缘；
将侧汇流排的一部分安置于所述导电粘着剂的一部分之上；
将聚合材料安置于所述背接触层及所述侧汇流排之上；
将背玻璃基板设置于所述聚合材料之上以形成一复合结构；
层压所述复合结构；
以基本上超过大气压力的压力压缩所述复合结构；
在所述太阳能电池生产线的热压模组中，于所述压缩复合结构的步骤期间固化所述导电粘着剂；及
经由所述太阳能电池生产线中的系统控制器，来控制所述分配导电粘着剂的步骤以及所述固化步骤之间的计时。
15.如权利要求14的方法，其中所述压缩复合结构的步骤进一步包含以下步骤：在所述太阳能电池生产线的所述热压模组中，以约11巴与约15巴之间的压力均衡地压缩所述复合结构，历时约1小时至约4小时之间的一时段。
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