CN102422442A - 用于检查太阳能模块中的刻划的方法及设备 - Google Patents

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CN102422442A CN2010800190275A CN201080019027A CN102422442A CN 102422442 A CN102422442 A CN 102422442A CN 2010800190275 A CN2010800190275 A CN 2010800190275A CN 201080019027 A CN201080019027 A CN 201080019027A CN 102422442 A CN102422442 A CN 102422442A
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Abstract

本发明实施例大致涉及在制造处理过程中检查与分析刻划于太阳能模块中的隔离沟槽的间距的方法与设备。一个实施例中，在制造处理不同处拍摄并分析刻划沟槽的图像。接着可以手动或自动方式应用结果来诊断、改变与调整上游处理，以改善随后处理的太阳能模块的刻划间距。

Description

用于检查太阳能模块中的刻划的方法及设备
发明背景
发明领域
本发明实施例大致涉及光伏模块的制造。明确地说，本发明实施例涉及在制造处理过程中检查太阳能模块中的刻划的设备与方法。
相关技术的描述
光伏(PV)电池或太阳能电池是将太阳光转换成直流(DC)电功率的装置。典型的薄膜太阳能电池具有PV层，所述PV层包括一或多个p-i-n结。各个p-i-n结包括p-型层、本征型层与n-型层。当太阳能电池的p-i-n结暴露于太阳光(太阳光由光子的能量所构成)下时，通过PV效应将太阳光转换成电能。
一般而言，在大面积基板上串联地形成薄膜太阳能电池以形成太阳能模块。通过在制造处理过程中在沉积于大面积基板上的不同薄膜层中刻划沟槽，以同时将太阳能电池隔离且以串联电连接太阳能电池来形成太阳能模块。为了使太阳能模块的效率达到最大，应使不同刻划沟槽的间距达到最小。然而，在太阳能模块制造处理过程中会出现某些刻划问题，所述问题诸如波浪状、非线性或非平行的刻划沟槽。上述问题导致失去功能或“无效”电池，而造成太阳能模块的效率的显著减少。再者，直到利用先前技术处理序列与制造技术进行完成的太阳能模块的最终测试，通常才会发现这些“无效”电池。
因此，需要可在太阳能模块制造过程中检查划线的方法与设备。此外，需要包括划线检查的制造太阳能模块的处理与系统，所述处理与系统利用检查结果来诊断并改变上游处理以改善不同刻划处理且降低或避免太阳能模块中出现“无效“太阳能电池。
发明概述
本发明的一个实施例中，检查部分形成的太阳能模块中的刻划沟槽的设备包括第一照明源，所述第一照明源被定位以照射部分形成的太阳能模块的背面；检查装置，所述检查装置被定位以拍摄部分形成的太阳能模块的背面的图像；以及系统控制器，所述系统控制器与第一照明源与检查模块连通，其中系统控制器设置成接收并分析自检查装置取得的图像。
另一实施例中，检查部分形成的太阳能模块中的刻划沟槽的方法包括接收部分形成的太阳能模块，所述部分形成的太阳能模块上面设置有至少正面接触层且光伏层设置于正面接触层上，正面接触层中刻划有一或多个第一沟槽而光伏层中刻划有一或多个第二沟槽；照射部分形成的太阳能模块的背面；并在照射部分形成的太阳能模块的背面时，光学检查部分形成的太阳能模块的区域，该区域中设置有一或多个第一沟槽的至少一部分与一或多个第二沟槽的至少一部分。一个实施例中，光学检查包括拍摄区域的图像并分析一或多个第一沟槽的部分相对于一或多个第二沟槽的部分的位置或方向。
另一实施例中，制造太阳能模块的系统包括第一刻划模块，所述第一刻划模块设置成在太阳能电池基板的正面接触层中刻划一或多个第一沟槽；一或多个组合工具，所述组合工具具有至少一个腔室，所述腔室设置成在正面接触层上沉积至少一个光伏层；第二刻划模块，所述第二刻划模块设置成在至少一个光伏层中刻划一或多个第二沟槽；第一光学检查模块，所述第一光学检查模块具有第一照明源与检查装置，所述检查装置设置成拍摄第一与第二沟槽的图像；以及系统控制器，所述系统控制器至少与第一刻划模块、第二刻划模块和光学检查模块连通。一个实施例中，系统控制器设置成接收并分析第一与第二沟槽的部分的图像。一个实施例中，系统控制器进一步设置成响应所分析的图像而改变第一与第二刻划模块至少一者的参数。
又一个实施例中，制造太阳能模块的处理包括接收太阳能电池基板，所述太阳能电池基板上设置有至少一正面接触层；通过第一刻划模块在正面接触层中刻划一或多个第一沟槽；在正面接触层上沉积光伏层；通过第二刻划模块在光伏层中刻划一或多个第二沟槽；在照射太阳能电池基板的背面时，拍摄第一与第二沟槽至少一部分的图像；通过分析一或多个第一沟槽的至少一部分相对于一或多个第二沟槽的至少一部分的位置或方向，来分析第一与第二沟槽至少一部分的拍摄图像；以及根据第一与第二沟槽至少一部分的分析图像来改变第一与第二刻划模块中至少一个的一或多个参数。
附图简要说明
一些实施方式在附图中示出为了更详细地了解本发明的上述特征，通过参照实施例可获得如上简要概述的本发明的更具体描述，一些实施例在附图中示出。然而，需注意附图仅描绘本发明的典型实施例，因此不被视为本发明的范围的限制因素，因为本发明可允许其他等效实施例。
图1描绘形成太阳能模块的处理序列的一个实施例的简化示意流程图。
图2为太阳能模块生产线的一个实施例的简化示意平面图。
图3为太阳能模块的示意平面图，所述太阳能模块包括多个形成于基板上的太阳能电池。
图4为沿着图3所示的切线4-4的太阳能模块一部分的示意横剖面图。
图5A至图5E呈现图3所示的太阳能模块的区域的放大图，描绘刻划沟槽可能的方向。
图6为激光刻划模块的示意等角图，所述激光刻划模块可用于在沉积于太阳能电池基板上的一或多个材料层中激光刻划一系列沟槽。
图7A为根据本发明一个实施例的检查模块的示意横剖面图。
图7B为根据本发明另一实施例的检查模块的示意横剖面图。
具体描述
本发明实施例大致涉及检查与分析在制造处理过程中刻划于太阳能模块中的隔离沟槽的间距的方法与设备。一个实施例中，在制造处理中不同处拍摄并分析刻划沟槽的图像。随后可手动或自动方式利用结果来诊断、改变与调整上游处理以改善随后处理的太阳能模块上的划线间距。
图1描述处理序列100的一个实施例的简化示意流程图，所述处理序列100包括利用太阳能模块生产线200的多个用来形成太阳能模块300的处理。图2为生产线200的一个实施例的简化示意平面图，描述处理模块与系统设计的其他方面。
一般而言，系统控制器290可用来控制一或多个生产线200中有的部件。系统控制器290通常有助于整个生产线200的控制与自动化，且系统控制器290通常包括中央处理单元(CPU)(未图示)、内存(未图示)与支持电路(或I/O)(未图示)。CPU可为用于工业设定的任何形式计算机处理器中的一种，用以控制不同系统功能、基板移动、腔室处理、支持硬件(诸如，传感器、机器人、马达、灯泡等)、以及监控处理(诸如，基板支撑件温度、电源变量、腔室处理时间、I/O信号等)。存储器连接至CPU并可为一或多个轻易取得的存储器，诸如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、软盘、硬盘、或任何其他形式的数字储存器(本机或远程)。可编码并储存软件指令与数据于存储器中以指示CPU。支持电路也连接至CPU以用传统方式支持处理器。支持电路可包括缓存、电源、时钟电路、输入/输出电路系统、子系统等等。系统控制器290可读取的程序(或计算机指令)确定可在基板上执行的任务。程序较佳为系统控制器290可读取的软件，所述软件包括编码来执行监控基板、实施并控制基板的移动、支撑与/或定位基板相关的任务，以及执行生产线200中执行的不同处理制作方法任务与不同腔室处理制作方法步骤。在一个实施例中，系统控制器290还包含多个可程序逻辑控制器(PLC’s)和材料处理系统控制器(例如，PLC或标准计算机)，所述可程序逻辑控制器用来本机控制太阳能电池生产线中的一或多个模块；而所述材料处理系统控制器处理全部生产线200的较高阶的策略变动、调度与运转。
图3为太阳能模块300的示意平面图，所述太阳能模块300具有多个形成于基板302上的太阳能电池312。以串联电连接多个太阳能电池312，并且所述多个太阳能电池312电连接至位于太阳能模块300相对端的侧总线314。横跨-总线316电连接至各个侧总线314以收集太阳能电池312产生的电流与电压。接线盒(junction box)308作为来自横跨-总线316的导线(未图示)与外部电子部件(诸如，其他太阳能模块或功率栅)之间的接口(interface)，所述外部电子器件将连接至太阳能模块300。
为了在基板302上形成所需数目与图案的太阳能电池312，可在形成于基板302上的材料层上执行多个刻划处理，以实现电池-至-电池以及电池-至边缘的隔离。图4为沿着图3中所示的剖面线4-4截取的太阳能模块300部分的示意横剖面图。如图所示，太阳能模块300包括具有正面305的基板302(诸如，玻璃基板、聚合物基板、金属基板或其他适当基板)，在基板302的背面306(与基板302的正面305相反)上形成有薄膜。一个实施例中，基板302为尺寸约2200mm×2600mm×3mm的玻璃基板。太阳能模块300进一步包括正面接触层310，所述面接触层310形成于基板302的背面306上。正面接触层310可为任何光学透明且导电的膜(例如，透明导电氧化物(TCO))，形成用来作为太阳能电池312的正面接触电极。TCO实例包括氧化锌(ZnO)与氧化锡(SnO)。太阳能模块300进一步包括光伏(PV)层320和背接触层350，所述光伏(PV)层320形成于正面接触层310上，所述背接触层350形成于PV层320上。
PV层320可包括多个硅膜层，所述多个硅膜层包括一或多个p-i-n结，以通过PV效应将来自入射光子360的能量转换成电能。一个构造中，PV层320包括第一p-i-n结、本征型非晶硅层和n-型非晶硅层，所述第一p-i-n结具有p-型非晶硅层，所述本征型非晶硅层形成于p-型非晶硅层上，以及所述n-型非晶硅层形成于本征型非晶硅层上。一个实例中，p-型非晶硅层形成的厚度在约
Figure BPA00001448973800051
与约
Figure BPA00001448973800052
之间，本征型非晶硅层形成的厚度在约
Figure BPA00001448973800053
与约
Figure BPA00001448973800054
之间，而n-型非晶半导体层形成的厚度在约
Figure BPA00001448973800055
与约
Figure BPA00001448973800056
之间。一个实施例中，取代n-型非晶硅层，n-型微晶半导体层形成的厚度在约
Figure BPA00001448973800057
与约
Figure BPA00001448973800058
Figure BPA00001448973800059
之间。
另一构造中，PV层320进一步包括在第一p-i-n结上的第二p-i-n结。一个实例中，第二p-i-n结包括p-型微晶硅层，所述p-型微晶硅层形成的厚度在约
Figure BPA000014489738000510
与约
Figure BPA000014489738000511
之间；p-型微晶硅层上的本征型微晶硅层，所述本征型微晶硅层形成的厚度在约与约
Figure BPA000014489738000513
之间；以及本征型微晶硅层上的n-型非晶硅层，所述n-型非晶硅层形成的厚度在约
Figure BPA000014489738000514
与约
Figure BPA000014489738000515
之间。
形成于PV层320上的背接触层350可包括一或多个导电层，适以作为太阳能电池312的背电极。可构成背接触层350的材料实例包括(但不限于)铝(Al)、银(Ag)、钛(Ti)、铬(Cr)、金(Au)、铜(Cu)、铂(Pt)、上述材料的合金或上述材料的组合。
可执行三个刻划步骤以产生沟槽P1、P2与P3，所述沟槽P1、P2与P3为形成高效率太阳能电池装置(例如，太阳能模块300)所必需。虽然各个太阳能电池312一起形成于基板302上，但可通过形成于背接触层350与PV层320中的隔离沟槽P3而将各个太阳能电池312彼此隔离。此外，将沟槽P2形成于PV层320中以致背接触层350电接触正面接触层310。一个实施例中，在沉积PV层320与背接触层350之前通过激光移除一部分的正面接触层310而形成隔离沟槽P1。相似地，一个实施例中，在沉积背接触层350之前通过激光刻划移除一部分的PV层320而在PV层320中形成沟槽P2。最后，一个实施例中，通过激光移除部分的背接触层350与PV层320来形成沟槽P3。虽然本说明书整篇参照激光刻划来普遍地描述刻划步骤，但本发明实施例并不意图受到如此限制，因为刻划步骤同样地适用于在太阳能模块300的材料层中刻划沟槽的其他形式，诸如水力喷射或钻石刻划等等。
图5A至图5E呈现图3所绘的太阳能模块300的区域501的放大图，描绘沟槽P1、P2与P3的可能方向。应当注意虽然图5A至图5E描绘成示出所有三个沟槽，这并非代表利用现有技术方法对形成于太阳能模块300的层中的沟槽的实际光学检查，因为背接触层350通常为非透明的。因此，利用现有技术方法并无法实现上述基板302侧或背接触层350侧任一者的透明光学检查。
参照图5A，理想地将沟槽P1、P2与P3刻划成彼此线性平行且彼此紧密地间隔(例如，240μm)。然而，刻划过程中基板302的定位或方向中与/或激光刻划工具处理参数的些微变动会导致刻划沟槽的理想定位的差异，造成完全形成的太阳能模块300具有一或多个失去功能或“无效”太阳能电池312。例如图5B所示，特定基板302上，一或多个刻划沟槽(P1、P2或P3)可呈波浪状而造成一或多个重叠区域。图5C所示的另一实例中，两个或更多个刻划沟槽(P1、P2或P3)可为非平行的，这也造成重叠区域。图5D与图5E分别示出的另一实例中，一或多个刻划沟槽(P1、P2或P3)可缺少间隔或遗漏，造成重叠区域或“无效”区域。因此，希望在太阳能模块形成处理过程中检查与监控刻划沟槽(P1、P2与P3)以改善太阳能模块形成处理序列100中的处理，好减少或消除太阳能模块形成处理中出现“无效”电池。
一般太阳能模块形成
为了避免下述中特定执行于基板302上的相关操作的混淆，将具有一或多个沉积层(诸如，正面接触层310、PV层320或背接触层350)与/或一或多个内部电连接(诸如，侧总线314、横跨-总线316)设置于基板上的基板302称为装置基板303。相似地，已经利用接合材料接合至背玻璃基板的装置基板303则称为复合太阳能电池结构304。
参照图1与图2，处理序列100通常开始于步骤102，其中将基板302装载进入太阳能模块生产线200中存在的负载模块202。一个实施例中，以“未加工”状态接收基板302，其中并未充分地控制基板302的边缘、整体尺寸与/或清洁度。接收“未加工”基板302可减少在形成太阳能装置前制备与储存基板302的成本，因此可减少太阳能电池装置成本、设施成本与最终形成的太阳能电池装置的生产成本。然而一般而言，接收“未加工”基板302是有利的，基板302具有在步骤102中由系统接收之前已经沉积于基板302表面上的透明导电氧化物(TCO)层(例如，正面接触层310)。如果未在“未加工”基板的表面上沉积导电层，那么便需要在基板302的表面上执行正面接触沉积步骤(步骤107，论述于下)。
参照图1与图2，一个实施例中，在执行步骤108之前，将基板302传送至正面端处理模块(图2中未示出)，其中在基板302上执行正面接触形成步骤107。一个实施例中，正面端处理模块相似于下述的处理模块218。步骤107中，一或多个基板正面接触形成步骤可包括一或多个制备、蚀刻与/或材料沉积步骤，用来在裸太阳能电池基板302上形成正面接触区域。一个实施例中，步骤107通常包括一或多个物理气相沉积(PVD)步骤，用来在基板302的表面上形成正面接触区域。一个实施例中，正面接触区域包含透明导电氧化物(TCO)层，所述透明导电氧化物(TCO)层可包含选自下列所构成的群组的金属元素：锌(Zn)、铝(Al)、铟(In)与锡(Sn)。一个实例中，氧化锌(ZnO)用来形成至少一部分的正面接触层。一个实施例中，正面端处理模块购自加州圣克拉拉(SantaClara，California)的Applied Materials(应用材料公司)的ATONTM PVD 5.7工具，在所述工具中执行一或多个处理步骤以沉积正面接触形成步骤。另一个实施例中，一或多个CVD步骤用来在基板302的表面上形成正面接触区域。
接下来，将装置基板303传送至刻划模块208，在所述刻划模块208中在装置基板303上执行正面接触隔离步骤108以使装置基板303表面的不同区域彼此电绝缘。步骤108中，通过利用材料移除步骤(例如，激光消融处理)来自装置基板303表面移除材料。步骤108的成功标准是要实现良好的电池与电池以及电池与边缘隔离同时使刻划区域达到最小。一个实施例中，Nd:钒酸盐(Nd:YVO4)激光源用来自装置基板303表面消融材料以形成线，所述线使装置基板303的一个区域与相邻区域电绝缘。一个实施例中，步骤108过程中执行的激光刻划处理利用1064nm波长脉冲激光来图案化设置于基板302上的材料，以隔离组成太阳能模块300的各个太阳能电池312。一个实施例中，可购自加州圣克拉拉的Applied Materials公司的5.7m2基板激光刻划模块用来提供单纯可靠的光学与基板移动，以准确地电绝缘装置基板303表面的数个区域。如图4所示，通过正面接触隔离步骤108可在正面接触层310中形成沟槽P1。刻划模块的一个实施例(例如，刻划模块208)随后描述于下方章节“刻划模块”中。另一个实施例中，水力喷射切割工具或钻石刻划用来隔离装置基板303的表面上的不同区域。
接下来，将装置基板303传送至处理模块212，于处理模块212中在装置基板303上执行步骤112，所述步骤112包括一或多个光吸收件沉积步骤。步骤112中，一或多个光吸收件沉积步骤可包括一或多个制备、蚀刻与/或材料沉积步骤，用来形成太阳能电池装置的不同区域。步骤112通常包括一系列子-处理步骤，用来形成太阳能模块300的PV层320。一个实施例中，PV层320包括一或多个p-i-n结，所述个p-i-n结包括非晶硅与/或微晶硅材料。一般而言，在处理模块212中存在的一或多个组合工具(例如，组合工具212A-212D)中执行一或多个处理步骤，以在装置基板303上形成的太阳能电池装置中形成一或多个层。
接下来，将装置基板303传送至刻划模块216，于刻划模块216中在装置基板303上执行互连形成步骤116，以使装置基板303表面的不同区域彼此电绝缘。步骤116中，通过利用材料移除步骤(例如，激光消融处理)而自装置基板303表面移除材料。一个实施例中，使用Nd:钒酸盐(Nd:YVO4)激光源来自基板表面消融材料以形成使一太阳能电池与相邻太阳能电池电绝缘的线。一个实施例中，可购自Applied Materials公司的5.7m2基板激光刻划模块用来执行准确刻划处理。一个实施例中，步骤108过程中执行的激光刻划处理利用532nm波长脉冲激光来图案化配置于装置基板303上的材料，以隔离组成太阳能模块300的各个电池。如图4所示，一个实施例中，在互连形成步骤116中于PV层320中形成沟槽P2。刻划模块的一个实施例(例如，刻划模块216)随后描述于下方章节“刻划模块”中。另一个实施例中，使用水力喷射切割工具或钻石刻划来隔离装置基板303的表面上的不同区域。
接下来，将装置基板303传送至检查模块217，在检查模块217中可执行检查步骤117并可收集测量数据并将所述测量数据送至系统控制器290。检查步骤117的一个实施例中，当装置基板303通过检查模块217时，装置基板303经光学检查，并拍摄装置基板303的图像且将所述图像送至系统控制器290，在系统控制器中分析图像并收集测量数据且将所述测量数据储存于内存中。一个实施例中，测量数据用来修改一或多个上游处理，诸如正面接触隔离步骤108与/或互连形成步骤116。检查模块217与在检查步骤117过程中执行的处理的一个实施例随后描述于“检查模块与处理”章节。
接下来，将装置基板303传送至处理模块218，于处理模块218中在装置基板303上执行背接触形成步骤118。步骤118中，执行一或多个基板背接触形成步骤，所述基板背接触形成可步骤包括一或多个制备、蚀刻与/或材料沉积步骤，用来形成太阳能电池装置的背接触区域。一个实施例中，步骤118通常包括一或多个PVD步骤，用来在装置基板303的表面上形成背接触层350。一个实施例中，一或多个PVD步骤用来形成背接触区域，所述背接触区域包含选自下列所构成的群组的金属层：锌(Zn)、锡(Sn)、铝(Al)、铜(Cu)、银(Ag)、镍(Ni)与钒(V)。一个实例中，氧化锌(ZnO)或镍钒合金(NiV)用来形成至少一部分的背接触层350。一个实施例中，利用可够自Applied Materials(SantaClara，California)的ATONTM PVD 5.7工具执行一或多个处理步骤。另一个实施例中，一或多个CVD步骤用来在装置基板303的表面上形成背接触层350。
接下来，将装置基板303传送至刻划模块220，在刻划模块220中在装置基板303上执行背接触隔离步骤120，以使装置基板303表面上所含的多个太阳能电池312彼此电绝缘。步骤120中，通过利用材料移除步骤(例如，激光消融处理)而自装置基板表面移除材料。一个实施例中，利用Nd:钒酸盐(Nd:YVO4)激光源来自装置基板303表面消融材料以形成线，所述线使一个太阳能电池与相邻太阳能电池电绝缘。一个实施例中，可购自Applied Materials公司的5.7m2基板激光刻划模块用来准确地刻划装置基板303的所需区域。一个实施例中，步骤120过程中执行的激光刻划处理利用532nm波长脉冲激光来图案化设置于装置基板303上的材料，以隔离组成太阳能模块300的各个太阳能电池312。如图4所示，一个实施例中，通过利用激光刻划处理而在背接触层350与PV层320中形成沟槽P3。刻划模块的一个实施例(例如，刻划模块220)随后描述于下方章节“刻划模块”中。另一个实施例中，利用水力喷射切割工具或钻石刻划来隔离装置基板303的表面上的不同区域。
接下来，将装置基板303传送至检查模块221，在检查模块221中可执行检查步骤121并可收集测量数据且将所述测量数据送至系统控制器290。检查步骤121的一个实施例中，当装置基板303通过检查模块221时，基板经光学检查，并拍摄装置基板303的图像且将所述图像送至系统控制器290，在系统控制器290中分析图像并收集测量数据且将所述测量数据储存于内存中。一个实施例中，测量数据用来修改一或多个上游处理，诸如正面接触隔离步骤108、互连形成步骤116与/或背接触隔离步骤120。检查模块221与检查步骤121过程中执行的处理的一个实施例随后描述于“检查模块与处理”章节中。
再度参照图1与图2，接着将装置基板303传送至接合/边缘去除模块226，在接合/边缘去除模块226中基板表面与边缘制备步骤126用来制备装置基板303的不同表面以避免处理中稍后的产量问题。步骤126的一个实施例中，将装置基板303插入接合/边缘去除模块226中，以制备装置基板303的边缘好塑型并制备装置基板303的边缘。装置基板303边缘的受损会影响装置产率与生产能用的太阳能电池装置的成本。另一个实施例中，接合/边缘去除模块226用来自装置基板303边缘(例如，10mm)移除沉积的材料，以提供区域，所述区域可用来在装置基板303与背侧玻璃之间形成可靠密封(即，下述的步骤134-136)。自装置基板303的边缘移除材料也可用来避免最终形成的太阳能电池中的电短路。
一个实施例中，充满钻石的带用来自装置基板303的边缘区域研磨沉积的材料。另一个实施例中，研磨轮用来自装置基板303的边缘区域研磨沉积的材料。另一个实施例中，双重研磨轮用来自装置基板303的边缘区域移除沉积的材料。又另一个实施例中，喷砂处理或激光消融技术用来自装置基板303的边缘移除沉积的材料。一个方面中，接合/边缘去除模块226通过利用塑型研磨轮、有角度且对准的带状磨砂机与/或研磨轮而用来使装置基板303的边缘变圆或呈现斜角。
接下来，将装置基板303传送至预筛模块227，在预筛模块227中在装置基板303上执行光学预筛步骤127以确保基板表面上形成的装置符合所需的质量标准。步骤127中，发光源与探针装置通过利用一或多个基板接触探针而用来测量形成的太阳能电池装置的输出。如果模块227检测到形成的装置中的缺陷，那么模块227可采取修正动作，或者可舍弃太阳能电池。
接下来，将基板303传送至接合电线附加模块231，在接合电线附加模块231中在基板303上执行步骤131或接合电线附加步骤。步骤131用来附加不同电线/导线，所述电线/导线是用以连接不同外部电子部件至形成的太阳能电池装置所需的。一般而言，接合电线附加模块231是自动化电线接合工具，所述自动化电线接合工具可有利地用来可靠与迅速地形成许多互连，所述互连通常为生产线200中形成大太阳能电池所需要。一个实施例中，接合电线附加模块231用来在形成的背接触层350(步骤118)上形成侧总线314(图3)与横跨-总线316。此构造中，侧总线314可为导电材料，所述导电材料可固定、接合与/或融接至背接触区域中的背接触层350以形成良好的电接触。一个实施例中，侧总线314与横跨-总线316各包括金属带，诸如铜带、镍涂覆银带状物、银涂覆镍带状物、锡涂覆铜带状物、镍涂覆铜带状物、或其他导电材料，所述导电材料可传导太阳能电池输送的电流，并且所述导电材料可靠地接合至背接触区域中的金属层。一个实施例中，金属带宽度约2mm与约10mm之间而厚度约1mm与约3mm之间。横跨-总线316在接合区电连接至侧总线314，所述横跨-总线316可利用绝缘材料(例如，绝缘带)与太阳能电池的背接触层电绝缘。各个横跨-总线316的端部通常具有一或多个导线，所述导线用来连接侧总线314与横跨-总线316至接线盒308中的电连接，电连接用来连接形成的太阳能电池至其他外部电子部件。
下一步骤(步骤132)中，制备接合材料与“背玻璃”基板以输送进入太阳能电池形成处理(即，处理序列100)。通常在玻璃叠层模块232中执行制各处理，玻璃叠层模块232通常包括材料制备模块232A、玻璃负载模块232B、玻璃清洁模块232C与玻璃检查模块232D。通过利用层压处理(下述的步骤134)而将背玻璃基板接合至上方步骤102-131中形成的装置基板303上。一般而言，步骤132需要制备聚合物材料，所述聚合物材料即将配置于背玻璃基板与在装置基板303上的沉积层之间来形成密封的密封件，以避免太阳能电池在使用寿命期间遭受外界破坏。参照图2，步骤132通常包括一系列子步骤，在所述子步骤中在材料制备模块232A中制备接合材料，接着将接合材料置于装置基板303上，并将背玻璃基板装载于负载模块232B中。通过清洁模块232C清洗背玻璃基板。接着通过检查模块232D检查背玻璃基板，并将背玻璃基板置于接合材料与装置基板303上。
在步骤132的下一子-步骤中，将背玻璃基板传送至清洁模块232C，在清洁模块232C中在基板上执行基板清洁步骤以移除任何基板表面上发现的污染物。常见的污染物可包括在基板形成处理(例如，玻璃制造处理)与/或基板运送过程中沉积于基板上的材料。一般而言，清洁模块232C利用湿化学擦洗与清洗步骤以移除任何上述不想要的污染物。
接着通过利用自动化机器装置将制备的背玻璃基板置于接合材料与部分装置基板303上。
接下来，将装置基板303、背玻璃基板与接合材料传送至接合模块234，在所述接合模块234中执行步骤134或层压步骤以将背侧玻璃基板接合至上述步骤102-132中形成的装置基板。步骤134中，将接合材料(诸如，聚乙烯醇缩丁醛(PVB)或乙烯醋酸乙烯酯(EVA))夹于背侧玻璃基板与装置基板303之间。利用不同加热元件与接合模块234中存在的其他装置来施加热与压力至结构以形成接合且密封的装置。装置基板303、背玻璃基板与接合材料因此形成复合太阳能电池结构304，所述复合太阳能电池结构304至少部分地封装太阳能电池装置的有源区。一个实施例中，背玻璃基板中形成的至少一个孔保留至少部分未被接合材料覆盖，好让横跨-总线316或侧总线314的部分依然暴露，以便可在接下来的步骤(即，步骤138)中对太阳能电池结构304的这些区域进行电连接。
接下来，将复合太阳能电池结构304传送至热压(autoclave)模块236，在热压模块236中在复合太阳能电池结构304上执行步骤136或热压步骤以去除陷入接合结构中的气体并确保在步骤136过程中形成良好的接合。步骤136中，将接合的太阳能电池结构304插入热压模块的处理区域中，其中输送热且高压气体以减少陷入气体的数量并改善装置基板303、背玻璃基板与接合材料之间的结合的性质。热压中执行的处理还有用于确保玻璃与接合层(例如，PVB层)中的应力进一步受到控制，以避免接合/层压处理过程中引发的应力导致密封的密封件破坏或玻璃破坏。一个实施例中，可视需要将装置基板303、背玻璃基板与接合材料加热至这样的温度，所述温度可导致形成的太阳能电池结构304中的一或多个部件中应力松弛。
接下来，将太阳能电池结构304传送至接线盒附加模块238，在所述接线盒附加模块238中在形成的太阳能电池结构304上执行接线盒附加步骤138。步骤138过程中所应用的接线盒附加模块238用来将接线盒308(图3)安装于部分形成的太阳能模块上。安装的接线盒308作为外部电子部件(诸如，其他太阳能模块或功率栅)与步骤131过程中形成的内部电子连接点(例如，导线)之间的接口，所述外部电子部件将连接至形成的太阳能模块。一个实施例中，接线盒308包含一或多个连接点，以致形成的太阳能模块可轻易且系统地连接至其他外部装置以输送产生的电功率。
接下来，将太阳能电池结构304传送至装置测试模块240，在装置测试模块240中在太阳能电池结构304上执行装置筛选与分析步骤140，以确保太阳能电池结构304上形成的装置符合所需的质量标准。一个实施例中，装置测试模块240为太阳能仿真模块，所述太阳能仿真模块用来定性与测试一或多个形成的太阳能电池的输出。步骤140中，发光源与探针装置用来通过利用一或多个自动化部件来测量形成的太阳能电池装置的输出，所述自动化部件适以与接线盒308中的端子形成电接触。如果模块检测到形成的装置中的缺陷，那么所述模块可采取修正操作，或者可舍弃太阳能电池。
接下来，将太阳能电池结构304传送至支撑结构模块241，在支撑结构模块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，所述太阳能电池装置具有一或多个安装元件，所述安装元件附加到利用步骤102-140形成的太阳能电池结构304，以得到完整的太阳能电池装置，所述太阳能电池装置可轻易安装且迅速地安装在顾客处。
接下来，将太阳能电池结构304传送至卸载模块242，其中在基板上执行步骤142或装置卸载步骤以自太阳能模块生产线200移除形成的太阳能电池。
刻划模块
图6为激光刻划模块600的示意等角图，所述激光刻划模块600可用于在沉积于太阳能电池基板302上的一或多个材料层(即，正面接触层310、PV层320或背接触层350)中激光刻划一系列沟槽(即，P1、P2或P3)。一个实施例中，激光刻划模块600包括一或多个激光刻划装置605和基板定位桌615，所述激光刻划装置605和所述基板定位桌615与系统控制器290连通。一个实施例中，激光刻划装置605通常包括激光源(例如，Nd:YVO4激光)、各种光学元件与其他支持部件，所述支持部件为用来控制能量输送的功率、能量与时间，以将所需的沟槽(例如，P1、P2或P3)刻划入装置基板303的表面上的各个层(例如，正面接触层310、PV层320或背接触层350)中。
一个实施例中，基板定位桌615包括一或多个配置成沿X方向定位装置基板303的部件、以及一或多个沿Y方向移动装置基板303通过刻划模块600的部件。一个实施例中，根据预定的编程，系统控制器290指示基板定位桌615将装置基板303定位于所需位置中并推进装置基板303通过激光刻划模块600。系统控制器290可进一步指示激光刻划装置605在装置基板303上执行激光刻划以产生所需的沟槽(P1、P2或P3)。
另一个实施例中，激光刻划装置605进一步包括一或多个沿X方向移动激光的部件、及一或多个沿Y方向移动激光刻划装置的部件。此实施例中，根据预定的编程，系统控制器290指示激光刻划装置605将自己定位于所需的X位置，并接着当激光刻划装置605在装置基板303上执行激光刻划时沿Y方向推进以产生所需的沟槽(P1、P2或P3)。
检查模块与处理
图7A为根据本发明一个实施例的检查模块700(诸如，检查模块217(图2)或检查模块221(图2))的示意横剖面图。一个实施例中，检查模块700直接并入刻划模块216与/或220中(图2)。一个实施例中，检查模块700包括背侧照明源730、检查装置740与选择性的正面侧照明源720。包括选择性的正面侧照明源720的实施例中，正面侧照明源720置于装置基板303下方，且正面侧照明源720设置成以相对装置基板303表面的角度725朝向装置基板303的正面305发射光线。一个实施例中，角度725为在约15°与约90°之间。一个实施例中，角度725为在约60°与约90°之间。一个实施例中，角度725为在约75°与约90°之间。一个实施例中，选择性的正面侧照明源720经定位成以与装置基板303的表面成直角来发射光线。一个实施例中，正面侧照明源720是宽带带光源。一个实施例中，宽带带式正面侧照明源720包括一或多个滤光器，以控制自所述正面侧照明源720发射的光线波长。一个实施例中，正面侧照明源720设置成仅在特定光谱(例如，蓝光光谱)波长中发射光线。一个实例中，正面侧照明源720适以发射波长在约400nm与约900nm之间的电磁辐射。一个实施例中，正面侧照明源720适以发射波长在约450nm与约500nm之间的电磁辐射。一个实施例中，正面侧照明源720与系统控制器290连通。
一个实施例中，背侧照明源730定位于装置基板303上方且设置成朝向装置基板303的背面306发射光线，装置基板303具有PV层320(检查模块217的实例中)或沉积于所述装置基板303上的背接触层350(检查模块221的实例中)。一个实施例中，背侧照明源730设置成以相对装置基板303表面的角度735朝向装置基板303发射光线。一个实施例中，角度735为在约10°与约90°之间。一个实施例中，角度735为在约60°与约90°之间。一个实施例中，角度735为在约75°与约89°之间。一个实施例中，角度735实质上与角度725互余。一个实施例中，背侧照明源730是宽带带光源。一个实施例中，宽带带式背侧照明源730包括一或多个滤光器，以控制自所述宽带带式背侧照明源730发射的光线波长。一个实施例中，背侧照明源730设以仅在特定光谱(例如，红光光谱)波长中发射光线。一实例中，背侧照明源730适以发射波长在约400nm与约900nm之间的电磁辐射。一个实施例中，背侧照明源730适以发射波长在约600nm与约750nm之间的电磁辐射。一个实施例中，背侧照明源730与系统控制器290连通。
一个实施例中，检查装置740包括一或多个相机(例如，CCD相机)与其他支持部件，所述支持部件用来实施刻划沟槽P1、P2与/或P3的光学检查。一个实施例中，检查装置740包括一或多个CCD相机，所述CCD相机定位于装置基板303上方，并且所述CCD相机设置为以相对装置基板303表面的角度745拍摄图像。检查装置740的分辨率应经选择以致各个刻划沟槽P1、P2与/或P3为可见的，以用于分析各个刻划沟槽的位置、形状与方向。一个实施例中，角度745为在约10°与约90°之间。一个实施例中，角度745为在约60°与约90°之间。一个实施例中，角度745为在约75°与约89°之间。一个实施例中，角度745实质等于角度735。一个实施例中，角度745实质与角度735互余。一个实施例中，检查装置740与系统控制器290连通。
图7B为检查模块700的替代实施例的示意横剖面图。图7B所示的实施例中，检查模块700进一步包括分光器750。包括选择性的正面侧照明源720的实施例中，正面侧照明源720定位于装置基板303下方，且正面侧照明源720设置成以实质垂直于装置基板303的正面305的方向发射光线。一个实施例中，背侧照明源730定位于装置基板303上方，且背侧照明源730设置成以实质平行于装置基板303的表面的方向朝向分光器750发射光线。一个实施例中，检查装置740定位于装置基板303上方，且检查装置740设以实质垂直于装置基板303的表面来拍摄图像。
参照图2、图7A与图7B，一个实施例中，检查模块700定位于生产线200中(例如，检查模块217与221)以从自动化装置281接收装置基板303。自动化装置281可在检查装置740与背侧照明源730下方供给装置基板303。供给装置基板303通过检查模块700的一个实施例中，在由背侧照明源730照射装置基板303时，检查装置740拍摄基板表面的一或多个区域的图像。包括选择性的正面侧照明源720的实施例中，正面侧照明源720与背侧照明源730在装置基板303供给通过检查模块700时照射装置基板303。图7A所示的实施例中，由背侧照明源730相对装置基板303的表面以角度735发射光线，以致可由检查装置740拍摄基板表面的一或多个区域的图像(即，反射波段)。包括正面侧照明源720的实施例中，同时由正面侧照明源720相对装置基板303以角度725发射光线，以致可由检查装置740拍摄基板表面的一或多个区域的图像(即，传输波段)。相应地，图7B所示的实施例中，由背侧照明源730实质平行于装置基板303朝向分光器750发射光线，以致可由检查装置740拍摄基板表面的一或多个区域的图像(即，反射波段)。包括选择性的正面侧照明源720的实施例中，同时由正面侧照明源720实质垂直于装置基板303发射光线，以致可由检查装置740拍摄基板表面的一或多个区域的图像(即，传输波段)。一个实施例中通过反射波段拍摄得到的图像或另一个实施例中传输与反射波段的组合，提供所有刻划沟槽P1、P2与/或P3的清晰图像，以便通过系统控制器290与/或额外手动分析的分析与储存。
检查装置740传送装置基板303的拍摄图像至系统控制器290，于系统控制器290中分析图像并收集且储存测量数据。一个实施例中，图像由系统控制器290配置于检查模块700中的部分保留以进行分析。一个实施例中，系统控制器290利用检查装置740提供的信息来确定装置基板303是否达到特定标准。举例而言，图像可用来辨别可能存在于刻划沟槽P1、P2与/或P3间的任何重叠或任何遗漏的刻划沟槽P1、P2与P3，这会造成完全形成的太阳能模块300中的短路或“无效”太阳能电池312。此外，普遍可分析刻划沟槽P1、P2与P3的波浪状、平行与间距。一个实施例中，检查模块700提供的信息由系统控制器290用来排除特定装置基板303，所述特定装置基板303具有一或多个重叠刻划沟槽P1、P2与/或P3，可将所述特定装置基板303舍弃。一个实施例中，根据自检查模块700(即，检查模块217、221)接收的信息，系统控制器290可指示将装置基板303送回通过适当的刻划模块600(即，216或220)以进行修正操作。
一个实施例中，检查模块700(即，检查模块217、221)收集的信息由系统控制器290用来(手动或自动方式任一者)针对随后于生产线200中处理的装置基板303而改变与调整对应刻划模块600(即，刻划模块208、216、220)的处理参数。举例而言，系统控制器290可根据检查模块217接收的信息来辨别一或多个刻划沟槽P1与P2具有的问题(诸如，波浪状、平行、间隔、遗漏划线)。系统控制器290可利用此信息来改变刻划模块208与/或216中的处理参数，以针对随后处理的装置基板303改善刻划沟槽P1与/或P2的品质。另一实例中，系统控制器290可自检查模块221接收的信息辨别一或多个刻划线P1、P2与P3具有的问题(诸如，波浪状、平行、间隔、遗漏划线)。系统控制器290可利用此信息来改变刻划模块208、216与/或220中的处理参数，以针对随后处理的装置基板303改善刻划沟槽P1、P2与/或P3的品质。
一个实施例中，对刻划模块600(即，208、216、220)的调整包括调整装置基板303相对激光刻划装置605的排列与移动。另一个实施例中，对刻划模块600(即，208、216、220)的调整包括调整激光刻划装置605相对装置基板303的排列与移动。一个实施例中，对刻划模块600(即，208、216、220)的调整包括对激光刻划装置605的调整，诸如激光刻划装置605的频率或输出电流等其他激光装置参数。
虽然上文针对本发明的实施例，可能设计其他或更进一步的实施例，而不偏离本发明基本范围，本发明的范围是由下列权利要求书所确定。

Claims (15)

1.一种检查部分形成的太阳能模块中的数个刻划沟槽的设备，所述设备包括：
第一照明源，所述第一照明源经定位以照射所述部分形成的太阳能模块的背面；
检查装置，所述检查装置经定位以拍摄所述部分形成的太阳能模块的背面的区域的图像；以及
系统控制器，所述系统控制器与所述第一照明源和所述检查装置连通，其中所述系统控制器设置成以接收并分析自所述检查装置接收的图像。
2.如权利要求1所述的设备，其中所述第一照明源经定位而相对于所述背面以约75°与约89°之间的角度发射光线，且其中所述检查装置定位成相对于所述背面成约75°与约89°之间的角度。
3.如权利要求1所述的设备，所述设备进一步包括分光器，其中所述第一照明源经定位而实质平行于所述背面发射光线，且其中所述检查装置定位成实质垂直于该背面。
4.如权利要求1所述的设备，所述设备进一步包括第二照明源，所述第二照明源经配置以照射所述部分形成的太阳能模块的正面，其中所述系统控制器进一步与所述第二照明源连通。
5.如权利要求4所述的设备，其中所述第二照明源定位成相对于所述正面以约75°与约90°之间的角度发射光线，其中所述第一照明源定位成相对于该背面以约75°与约89°之间的角度发射光线，且其中所述检查装置定位成相对于所述背面成约75°与约89°之间的角度。
6.如权利要求4所述的设备，所述设备进一步包括分光器，其中所述第二照明源经定位而实质垂直于所述正面发射光线，其中所述第一照明源经配置而实质平行于所述背面发射光线，且其中所述检查装置定位成实质垂直于所述背面。
7.一种检查部分形成的太阳能模块中数个刻划沟槽的方法，所述方法包括：
接收部分形成的太阳能模块，所述部分形成的太阳能模块至少具有正面接触层和光伏层，所述正面接触层设置于所述部分形成的太阳能模块上，并且所述光伏层设置于所述正面接触层上，所述正面接触层中刻划有一或多个第一沟槽而所述光伏层中刻划有一或多个第二沟槽；
照射所述部分形成的太阳能模块的背面；以及
在照射所述部分形成的太阳能模块的背面时，光学检查所述部分形成的太阳能模块的区域，所述区域具有设置于所述区域中的所述一或多个第一沟槽的至少一部分与所述一或多个第二沟槽的至少一部分，其中光学检查步骤包括拍摄所述区域的图像，并分析所述一或多个第一沟槽的部分相对所述一或多个第二沟槽的部分的位置或方向。
8.如权利要求7所述的方法，所述方法进一步包括照射所述部分形成的太阳能模块的正面，其中照射正面步骤包括相对于所述正面以约75°与约90°之间的角度发射光线，其中照射背面步骤包括相对于所述正面以约75°与约89°之间的角度发射光线，且其中光学检查步骤包括以检查装置拍摄所述区域的图像，所述检查装置定位成相对于所述背面成约75°与约89°之间。
9.如权利要求7所述的方法，所述方法进一步包括照射所述部分形成的太阳能模块的正面，其中照射正面步骤包括实质垂直于所述正面发射光线，其中照射背面步骤包括实质平行于所述背面发射光线，并且其中光学检查步骤包括以检查装置拍摄所述区域的图像，所述检查装置定位成实质垂直于所述背面。
10.一种制造太阳能模块的系统，所述系统包括：
第一刻划模块，所述第一刻划模块设置成以在太阳能电池基板的正面接触层中刻划一或多个第一沟槽；
一或多个组合工具，所述工具具有至少一个腔室，所述腔室设置成以在所述正面接触层上沉积至少一个光伏层；
第二刻划模块，所述第二刻划模块设置成以在所述至少一个光伏层中刻划一或多个第二沟槽；
第一光学检查模块，所述第一光学检查模块具有第一照明源与检查装置，所述检查装置设置成以拍摄所述第一沟槽与所述第二沟槽的至少一部分的图像，其中所述第一光学检查模块的所述第一照明源定位成照射所述太阳能电池基板的背面，且其中所述检查装置定位成自所述太阳能电池基板的背面拍摄图像；以及
系统控制器，所述系统控制器至少与所述第一刻划模块、所述第二刻划模块和所述光学检查模块连通，其中所述系统控制器设置成以接收并分析所述第一沟槽与所述第二沟槽的部分的图像，且其中所述系统控制器设置成以响应所分析的图像而改变所述第一刻划模块与所述第二刻划模块至少一个的参数。
11.如权利要求10所述的系统，其中所述第一照明源经定位而相对于所述背面以约75°与约89°之间的角度发射光线，且其中所述检查装置定位成相对于所述背面成约75°与约89°之间的角度。
12.如权利要求10所述的系统，其中所述第一检查模块进一步包括分光器，其中所述第一照明源经定位而实质平行于所述背面发射光线，且其中所述检查装置定位成实质垂直于所述背面。
13.如权利要求10所述的系统，所述系统进一步包括：
沉积模块，所述沉积模块设置成以在所述至少一个光伏层上沉积背接触层；
第三刻划模块，所述第三刻划模块设置成以在所述背接触层中刻划一或多个第三沟槽；以及
第二光学检查模块，所述第二光学检查模块具有第一照明源与检查装置，所述检查装置设置成以拍摄所述第一沟槽、第二沟槽与第三沟槽的一部分的图像，其中所述系统控制器进一步与所述沉积模块、所述第三刻划模块与所述第二光学检查模块连通，且其中所述系统控制器进一步设置成以接收并分析所述第一沟槽、第二沟槽与第三沟槽的部分的图像，且其中所述系统控制器进一步设置成以响应分析的图像而改变所述第一刻划模块、所述第二刻划模块与所述第三刻划模块中至少一个的参数。
14.如权利要求13所述的系统，其中所述第一光学检查模块进一步包括经定位以照射所述基板的正面的第二照明源，且其中所述第二光学检查模块进一步包括经定位以照射所述基板的正面的第二照明源，其中各个所述第一照明源经定位而相对于所述正面以约75°与约90°间的角度发射光线，其中各个所述第二照明源经定位而相对于所述背面以约75°与约89°之间的角度发射光线，且其中各个所述检查装置定位成相对于所述背面成约75°与约89°之间的角度。
15.如权利要求13所述的系统，其中各个所述第一检查模块与所述第二检查模块进一步包括分光器，其中各个所述第一照明源经定位而实质垂直于所述正面发射光线，其中各个所述第二照明源经定位而实质平行于所述背面发射光线，且其中各个所述检查装置定位成实质垂直于所述背面。
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PB01 Publication
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