CN102694065A - 制造太阳能电池的方法及设备 - Google Patents

制造太阳能电池的方法及设备 Download PDF

Info

Publication number
CN102694065A
CN102694065A CN2012100539395A CN201210053939A CN102694065A CN 102694065 A CN102694065 A CN 102694065A CN 2012100539395 A CN2012100539395 A CN 2012100539395A CN 201210053939 A CN201210053939 A CN 201210053939A CN 102694065 A CN102694065 A CN 102694065A
Authority
CN
China
Prior art keywords
solar cell
substrate
laser
unit
battery
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2012100539395A
Other languages
English (en)
Inventor
金材勋
柳真文
吴承润
宋寅泽
金兑映
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Original Assignee
Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Samsung Electro Mechanics Co Ltd filed Critical Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Publication of CN102694065A publication Critical patent/CN102694065A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
    • H01L31/0445—PV modules or arrays of single PV cells including thin film solar cells, e.g. single thin film a-Si, CIS or CdTe solar cells
    • H01L31/046—PV modules composed of a plurality of thin film solar cells deposited on the same substrate
    • H01L31/0463—PV modules composed of a plurality of thin film solar cells deposited on the same substrate characterised by special patterning methods to connect the PV cells in a module, e.g. laser cutting of the conductive or active layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/06—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers
    • H01L31/068—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PN homojunction type, e.g. bulk silicon PN homojunction solar cells or thin film polycrystalline silicon PN homojunction solar cells
    • H01L31/0682—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PN homojunction type, e.g. bulk silicon PN homojunction solar cells or thin film polycrystalline silicon PN homojunction solar cells back-junction, i.e. rearside emitter, solar cells, e.g. interdigitated base-emitter regions back-junction cells
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/03—Observing, e.g. monitoring, the workpiece
    • B23K26/032—Observing, e.g. monitoring, the workpiece using optical means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/062—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam
    • B23K26/0622—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam by shaping pulses
    • B23K26/0624—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam by shaping pulses using ultrashort pulses, i.e. pulses of 1ns or less
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/083—Devices involving movement of the workpiece in at least one axial direction
    • B23K26/0838—Devices involving movement of the workpiece in at least one axial direction by using an endless conveyor belt
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36—Removing material
    • B23K26/362—Laser etching
    • B23K26/364—Laser etching for making a groove or trench, e.g. for scribing a break initiation groove
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36—Removing material
    • B23K26/38—Removing material by boring or cutting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36—Removing material
    • B23K26/40—Removing material taking account of the properties of the material involved
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67092—Apparatus for mechanical treatment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/76—Making of isolation regions between components
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/77—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate
    • H01L21/78—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/36—Electric or electronic devices
    • B23K2101/40—Semiconductor devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/16—Composite materials, e.g. fibre reinforced
    • B23K2103/166—Multilayered materials
    • B23K2103/172—Multilayered materials wherein at least one of the layers is non-metallic
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/50—Inorganic material, e.g. metals, not provided for in B23K2103/02 – B23K2103/26
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/547—Monocrystalline silicon PV cells

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

本发明公开了一种制造太阳能电池的方法及设备。该方法包括：(a)制备其背面上形成有电极图案的背接触式太阳能电池基板；(b)通过利用激光，在基板的未形成有电极图案的正面上进行划线；以及(c)沿着划痕将基板切割成各个电池从而形成太阳能电池。而且，通过制造太阳能电池的方法来操作制造太阳能电池的设备。

Description

制造太阳能电池的方法及设备
相关申请的交叉引用
本申请要求于2011年3月25日提交的题为“制造太阳能电池的方法及设备”的韩国专利申请第10-2011-0026951号的权益，其全部内容通过引证结合于本申请中。
技术领域
本发明涉及用于制造太阳能电池的方法及设备。本发明涉及用于将晶片基板单元中的太阳能电池切割成具有所需尺寸的电池单元，从而制造小型太阳能电池(低输出)而不是用于发电的太阳能电池的方法及设备。更具体地，本发明涉及通过执行激光划线来切割各个电池的制造太阳能电池的方法及设备。
背景技术
近来，由于油价上涨、化石燃料消耗殆尽、环境问题等原因，所以在积极主动地进行作为清洁能源的太阳能电池的研究和开发。太阳能电池的应用领域也已经从发电广泛地应用到一般电子装置。
太阳能电池是一种利用光电效应或光伏效应将光能转换成电能的装置。根据其结构材料，太阳能电池分为硅太阳能电池、薄膜太阳能电池、染料敏化太阳能电池、有机聚合物太阳能电池等。如今，硅太阳能电池主导着市场。硅太阳能电池通常由其中制作有p-n结的半导体构成。而且，太阳能电池模块是通过根据所需电容量并联或串联太阳能电池而形成的。
太阳能电池的每个电池可产生的电压受到所使用的半导体材料的影响。一般地，在使用硅的情况下产生约0.5V的电压。然而，通常使用彼此串联的电池来获得更高的电压。
在现有技术中，为了制造具有所需尺寸的小型太阳能电池，使用通过利用金刚石刀片切割晶片单元中的太阳能电池的方法。刀片切割是能够最便利和最容易地将晶片基板单元中的太阳能电池切割成具有所需尺寸的电池单元的方法。然而，金刚石刀片切割法在进行切割的同时也破坏了作为样品的晶片单元中的太阳能电池的微结构，使得在所切下的电池的边角部分会出现诸如破损、裂纹等许多缺陷。这些缺陷会造成太阳能电池转换效率下降。在更坏的情况下，在晶片基板单元中的太阳能电池被切割成电池单元后，转换效率比晶片状态下降低了5％以上。
发明内容
本发明的目的在于，在制造小型太阳能电池过程中，以即使在将晶片基板单元中的太阳能电池(具体地，晶片单元中的背接触式太阳能电池)切割成电池单元后转换效率的劣化也是最小的方式，来切割晶片。
具体地，本发明的另一个目的在于，通过在背接触式太阳能电池的其上未形成有电极图案的上表面上而不是在背接触式太阳能电池的其上形成有电极的背面上进行激光划线，来防止由于将晶片基板单元中的背接触式太阳能电池切割成电池单元的激光处理时所引起的电极损伤而导致的太阳能电池转换效率的下降。
根据本发明的示例性实施方式，提供了一种制造太阳能电池的方法，包括：(a)制备其背面上形成有电极图案的背接触式太阳能电池基板；(b)通过利用激光在基板的未形成有电极图案的正面上进行划线；以及(c)沿着划痕将基板切割成各个电池从而形成太阳能电池。
在步骤(b)中，可以在包括垂直于电极图案方向的至少一个方向上进行划线。
在步骤(a)中，所制备的基板可具有穿透钝化图案并且交替地形成在其背面上的正(+)电极图案和负(-)电极图案。
制造太阳能电池的方法可进一步包括在步骤(b)之后步骤(c)之前，通过光致发光法检测缺陷部分的检测缺陷。
制造太阳能电池的方法可进一步包括在检测缺陷步骤之后，在被确定为具有缺陷的电池上做标记。
在步骤(c)之后，可将切好的电池分为合格品和次品。
用于进行划线的激光可具有与红外波段、可见光波段和紫外波段中的一种一致的波长。
根据本发明的示例性实施方式，提供了一种制造太阳能电池的设备，包括：控制单元，用于控制各个部件的操作；工作台单元，根据控制单元的控制传送其背面上形成有电极图案的背接触式太阳能电池基板；划线单元；通过将激光照射到由工作台单元传送的基板的未形成有电极图案的正面上进行划线；以及电池切割单元，通过工作台单元接受经划线的基板，并且沿着划痕将基板切割成各个电池从而形成太阳能电池。
划线单元可在包括垂直于电极图案方向的至少一个方向上进行划线。通过工作台单元传送的基板可包括交替形成在其背面上的正(+)电极图案和负(-)电极图案，并且正(+)电极图案和负(-)电极图案穿透钝化图案。
划线单元可包括用于去除基板表面上的外来物的空气喷嘴。
划线单元可包括反射镜，用于将从激光照射器出射的激光反射；以及聚焦透镜，用于将反射激光聚焦。
电池切割单元可沿着由划线单元划出的划线槽(scribed groove)通过对其施加张应力或剪应力来切割基板。
制造太阳能电池的设备可进一步包括光致发光单元，用于通过将激光照射到经划线的基板上来捕获发射图像，其中，从由光致发光单元捕获的图像中读取并检测缺陷部分。
光致发光单元可包括用于在含有检测出的缺陷部分的电池上做标记的标记器。
从划线单元射出的激光可具有与红外波段、可见光波段和紫外波段中的一种一致的波长。
附图说明
图1是示意性示出了根据本发明示例性实施方式的制造太阳能电池的方法的流程图。
图2是示意性示出了根据本发明另一示例性实施方式的制造太阳能电池的方法的流程图。
图3是示意性示出了根据本发明示例性实施方式的划线方向的示意图。
图4是示出了根据本发明示例性实施方式的在对晶片基板执行划线后通过光致发光法捕获到的图像的示意图。
图5是示意性示出了根据本发明另一示例性实施方式的制造太阳能电池的设备的示意图。
具体实施方式
将参照附图描述用于实现上述目的的本发明的示例性实施方式。在描述本发明的示例性实施方式时，相同的参考标号将用于表示相同的部件，并且将重复的或将本发明的意图解释为限定性的附加描述省略。
应当理解，当在本说明书中提及到一个元件仅“耦接至”或“连接至”另一元件而不是“直接耦接至”或“直接连接至”另一元件时，该元件可与另一元件直接连接或可以以其间耦接或连接有其他元件的方式与另一元件连接，只要其不与本说明书相矛盾或与本发明的思想相悖即可。
尽管在本说明书中使用单数形式，但其可包括复数形式，只要其不与本发明的思想相悖并且在理解上不相矛盾或未被明确用作不同涵义即可。应当理解，本说明书中所使用的“包括”、“具有”、“包含”、“被构造为包括”等并不排除一个或多个其他特征、部件或其组合的存在或附加。
图1是示意性示出了根据本发明示例性实施方式的太阳能电池制造方法的流程图，图2是示意性示出了根据本发明另一示例性实施方式的太阳能电池制造方法的流程图，图3是示意性示出了根据本发明示例性实施方式的划线方向的示意图，以及图4是示出了根据本发明示例性实施方式的在晶片基板上执行划线后由光致发光法捕获到的图像的示意图。此外，图5是示意性示出了根据本发明另一示例性实施方式的太阳能电池制造设备的示意图。
首先，将参照图1至图3描述根据本发明示例性实施方式的太阳能电池的制造方法。
参照图1，根据本发明示例性实施方式的制造太阳能电池的方法被构造为包括下面的步骤(a)至(c)(S100至S300)。
在步骤(a)(S100)中，制备其背面上形成有电极图案130的背接触式太阳能电池基板100。在本发明的示例性实施方式中，太阳能电池基板100意指例如太阳能电池形成在晶片单元中的基板上的事实。在本发明的示例性实施方式中，背接触式太阳能电池意指正(+)电极和负(-)电极130均形成在其背面上的事实。通常，在太阳能电池的正面上不形成防反射涂层(未示出)。
参照图3，优选地，根据本发明的示例性实施方式，在步骤(a)(S100)中，穿透氧化层或钝化图案(钝化层)120的正(+)电极图案和负(-)电极图案交替地设置在所制备的太阳能电池基板100的背面上。在图3中，参考标号110表示n型硅片，参考标号111表示掺杂有p型杂质的区域，参考标号113表示掺杂有n型杂质的区域，参考标号120表示钝化层或氧化层，以及参考标号125表示氧化层。参考标号100是例如表示晶片单元中的太阳能电池的太阳能电池基板100。图3是示出了太阳能电池的横截面的示意图，其中电极图案130形成在垂直于图3的地(ground)的方向上。
接下来，在步骤(b)(S300)中，在太阳能电池基板100的未形成有电极图案130的正面上进行激光划线。在本发明的示例性实施方式中，由于利用现有技术的金刚石刀片切割晶片基板会引起晶片基板的微结构破坏，所以在太阳能电池的边角等处会出现许多缺陷，从而降低了太阳能电池的转换效率。为了解决上述问题，通过利用激光以所需尺寸的电池单元进行划线，随后切割太阳能电池基板100。在划线步骤(S300)中，通过在电极图案130不会被直接作用的方向上照射激光来进行划线。在本发明的示例性实施方式中，由于激光划线是在太阳能电池基板100的正面上进行的，所以诸如由电极图案130被激光直接切割时引起的电极合金所导致的电阻增加等问题不会出现。因此，即便在切割电池后，太阳能电池的转换效率也不会降低。在太阳能电池基板100的正面上进行的划线可以在横过电极图案130方向的方向或平行于电极图案130方向的方向上执行。在本发明的示例性实施方式中，激光划线可以使切槽的尖端形状变得尖锐，并且当施加应力时，划线槽(参见图5的参考标号‘S’)用于集中应力，从而激光划线比金刚石刀片划线更有优势。此外，在激光划线情况下，划线槽的直径很小，便于进行深度控制并可进行高速处理。
优选地，参照图3，在本发明的示例性实施方式中，在步骤(b)(S300)中，在至少包括垂直于电极图案130方向的方向上进行划线。通过在太阳能电池基板100的正面上以垂直于电极图案130的方向进行划线，使得激光不直接作用于电极图案130，而且即便在划线后将每个电池切割，也不会降低太阳能电池的转换效率。
图3示出了在垂直于电极图案130的方向上进行划线。然而，也可在平行于电极图案130的方向上对太阳能电池基板100的正面进行划线，而且优选地经由形成电极图案130的空间在平行于电极图案130的方向上进行划线。
优选地，根据本发明的示例性实施方式，用于划线的激光具有与红外波段、可见光波段和紫外波段中的一种一致的波长。例如，可使用1064nm、532nm、355nm、266nm和213nm中的所有激光波长。优选地，波长越短，可实现越清洁的处理。优选地，激光器可根据划线处理时的脉冲宽度使用纳秒脉冲型激光、皮秒脉冲型激光或飞秒脉冲型激光。更优选地，当激光束脉冲宽度是10ps以上时，由于通过原子间连接(inter-atomconnection)的导热性的影响，当脉冲很短时，可减少热损伤。
参照图1，在作为电池切割步骤的步骤(c)(S500)中，沿着划痕切割各电池以形成太阳能电池。在该情况下，在先前的步骤(S300)中，由于划线槽(参见图5的参考标号‘S’)用于集中应力，所以通过对其施加应力可沿着划线槽容易地进行切割。优选地，通过对其施加张应力或剪应力沿着划线槽进行切割。
接下来，将参照图2对本发明的另一示例性实施方式进行描述。
参照图2，本发明的示例性实施方式还包括在步骤(b)(S300)之后步骤(c)(S500)之前，利用光致发光(PL)法检测缺陷部分的缺陷检测步骤(S400)。划线后，例如，通过光致发光(PL)选择晶片基板上存在的有缺陷的电池。图4示出了划线后的PL图像，其中，将数字12和数字16以及数字32归类为分别由于表面划痕和缺陷损坏所导致的次品。光致发光(PL)是一种观察在将比带隙大的能量以光的方式施加到太阳能电池基板100上时所发出的光(光发射)的方法。PL与电致发光不同，是一种无需连接电极即可观察对样品(太阳能电池基板)照射激光后所发出的光的方法，它可以在不损伤太阳能电池基板100的情况下观察其特性。在本示例性实施方式中，在划线步骤(S300)之后，执行通过光致发光进行的缺陷检测，以检测在划线步骤(S300)中可能出现的缺陷，从而能选出具有良好的太阳能电池转换效率的合格品。
尽管未示出，但本示例性实施方式还包括在上述缺陷检测步骤(S400)之后，在被确定为有缺陷的电池上做标记的步骤。在该步骤中，通过标记器55对有缺陷的电池进行标记，且随后，在切割步骤(S500)中将标记的电池与切割的电池分离。
尽管未示出，在作为切割各个电池的步骤的步骤(c)(S500)之后，将切割电池划分为合格品和次品。优选地，在切割之后，将通过PL选出的合格品和次品放置在托盘。
以下的[表1]是晶片状态下太阳能电池晶片的I-V测试结果与以根据本发明示例性实施方式的方式将电池切割为22mm×12mm尺寸后所测量的结果的对比数据。如[表1]所示，即便在根据本发明示例性实施方式切割电池单元后，太阳能电池的光电转换效率也只从19.36％降低到19.14％，也即，降低约0.2％，从而转换效率的降低宽度很小，因此抑制了太阳能电池转换效率下降。当进行现有技术的金刚石刀片切割时，转换效率下降约3％，在更坏情况下，会有约5％。另一方面，在本发明的示例性实施方式中，可以看出光电转换效率的下降非常小。
【表1】
Figure BDA0000140355100000081
接下来，将参照附图对根据本发明另一示例性实施方式的制造太阳能电池的设备进行描述。结合根据本发明示例性实施方式的制造太阳能电池的设备的操作方法，将谈及如上所述的制造太阳能电池的方法的详细的示例性实施方式，因此，值得注意的，可以省略与上述示例性实施方式中所描述的内容重复的内容。
图5是示意性示出了根据本发明示例性实施方式的制造太阳能电池的设备的示例性实施方式的示意图，应当注意的是，可以使用不包括图5所示的某些部件的设备。例如，可以从图5所示的部件中去除诸如光致发光单元、标记器等部件的方式实现制造太阳能电池的设备。
参照图5进行描述，根据本发明示例性实施方式的制造太阳能电池的设备被构造为包括控制单元10、工作台单元20、划线单元30以及电池切割单元40。
在图5中，控制单元10控制着各个部件的操作。优选地，控制单元10根据预定程序控制各个部件的操作。
图5的工作台单元20根据控制单元10的控制，传送在其背面上形成有电极图案130的背接触式太阳能电池基板100。尽管未示出，但工作台单元20包括例如传送机或转动单元，以将太阳能电池基板100传送到设置有各个部件的位置。优选地，太阳能电池基板100可通过将电池基板100的底部结合到切割带43(例如，紫外切割带)上而被传送。
优选地，根据本发明的示例性实施方式，由工作台单元20传送的电池基板100的背面交替地设置有穿透氧化层或钝化图案120的正(+)电极图案和负(-)电极图案130。
划线单元30通过将激光照射到由工作台单元20传送的太阳能电池基板100的未形成有电极图案130的正面上来进行划线。划线单元30根据控制单元10的控制，通过在电极图案130不会被直接作用的方向上照射激光来进行划线。在本示例性实施方式中，划线可在太阳能电池的未形成有电极图案130的正面上在横过电极图案130的方向或平行于电极图案130的方向上执行。
优选地，根据本发明的示例性实施方式，如图3所示，划线单元30在至少包括垂直于电极图案130方向的方向上进行划线。
优选地，在本发明的另一示例性实施方式中，从划线单元30射出的激光具有红外波段、可见光波段和紫外波段中的一种的波长。例如，可使用1064nm、532nm、355nm、266nm和213nm中的所有激光波长。优选地，波长越短，可实现越清洁的处理。优选地，该激光可根据划线处理时的脉冲宽度使用纳秒脉冲型激光、皮秒脉冲型激光或飞秒脉冲型激光。更优选地，脉冲宽度越短，可越多地减小热损伤。
优选地，根据本发明的另一示例性实施方式，如图5所示，划线单元30被构造为包括用于去除太阳能电池基板100表面上的外来物的空气喷嘴35。外来物是在激光划线时玷污在电池基板100的表面上的，并且当在外来物上进行划线时，可能会产生缺陷。
此外，参照图5，根据本发明的另一示例性实施方式，划线单元30被构造为包括用于反射从激光照射器31出射的激光的反射镜32和聚焦反射激光的聚焦透镜33。
在本发明的示例性实施方式中，电池切割单元40通过工作台单元20接受划线后的太阳能电池基板100，以根据划痕将基板100切割成各个电池，从而形成太阳能电池。通过将应力集中在划线槽来沿着划线槽进行切割。优选地，电池切割单元40沿着由划线单元30划出的划线槽通过对其施加张应力或剪应力来切割太阳能电池基板100。
将参照图5对本发明的示例性实施方式进行描述。
参照图5，本发明的示例性实施方式还包括光致发光单元50，用于通过将激光照射到划线后的电池基板100来捕获发射图像。根据本发明示例性实施方式的制造太阳能电池的设备根据控制单元10的控制，从由光致发光单元50捕获到的图像读取并检测缺陷部分。通过对从所捕获到图像提取的像素值与基准值进行比较并显示比较结果，来通过图像读取检测缺陷部分。光致发光单元50被构造为包括激光照射器51和用于捕获图像的照相机单元53。优选地，参照图5，根据激光照射来捕获从太阳能电池基板100发射的光图像的照相机单元53被构造为包括摄像头53a、镜头53b和滤光器53c。
优选地，如图5所示，在根据本发明示例性实施方式的制造太阳能电池的设备中，光致发光单元50被构造为包括用于对含有所检测到的缺陷部分的电池做标记的标记器55。
如上所述，在制造小型太阳能电池过程中，本发明的示例性实施方式能够将晶片基板单元中的背接触式太阳能电池切割为，即使在晶片基板单元中的太阳能电池(具体地，晶片基板单元中的背接触式太阳能电池)被切成电池单元后，转换效率的下降也是最小的。
本发明的示例性实施方式通过在太阳能电池基板的未形成有背接触式太阳能电池的电极图案的正面上进行激光划线并沿着划线槽进行切割，能够将在背接触式太阳能电池被切成电池单元之后太阳能电池转换效率的下降最小化。
具体地，本发明的示例性实施方式通过在背接触式太阳能电池的未形成有电极图案的上表面上进行激光划线来将背接触式太阳能电池切成电池单元，从而能够抑制由于激光处理时引起的电极合金所导致的太阳能电池转换效率低下。
显而易见，本领域的技术人员可从根据本发明的示例性实施方式的各种构造中推论出根据本发明的各种示例性实施方式直接说明的各种效果。
为了有助于本发明所属技术领域的技术人员理解，示意性给出附图和上述实施方式。尽管结合目前被认为是实用的示例性实施方式对本发明进行了描述，但应当理解，本发明并不局限于所公开的实施方式。因此，对本领域技术人员显而易见的是，在不背离本发明的精神或范围的前提下，可以对本发明进行各种修改、替换和等同。

Claims (18)

1.一种制造太阳能电池的方法，包括：
(a)制备其背面上形成有电极图案的背接触式太阳能电池基板；
(b)通过利用激光在所述基板的未形成有所述电极图案的正面上进行划线；以及
(c)沿着划痕将所述基板切割成各个电池，以形成太阳能电池。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述步骤(b)中，在包括垂直于所述电极图案方向的至少一个方向上进行所述划线。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述步骤(a)中，所制备的基板具有穿透钝化图案并交替形成在所述基板的所述背面上的正(+)电极图案和负(-)电极图案。
4.根据权利要求1所述的方法，还包括在所述步骤(b)之后所述步骤(c)之前检测缺陷，通过光致发光法检测出缺陷部分。
5.根据权利要求4所述的方法，还包括在所述检测缺陷的步骤之后，在被确定为具有缺陷的电池上做标记。
6.根据权利要求4所述的方法，其中，在所述步骤(c)之后，将切好的电池分为合格品和次品。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，用于所述划线的所述激光具有红外波段、可见光波段和紫外波段中的一种的波长。
8.根据权利要求2所述的方法，其中，用于所述划线的所述激光具有红外波段、可见光波段和紫外波段中的一种的波长。
9.根据权利要求4所述的方法，其中，用于所述划线的所述激光具有红外波段、可见光波段和紫外波段中的一种的波长。
10.一种制造太阳能电池的设备，包括：
控制单元，控制各个部件的操作；
工作台单元，根据所述控制单元的控制传送其背面上形成有电极图案的背接触式太阳能电池基板；
划线单元，通过将激光照射到由所述工作台单元传送的所述基板的未形成有所述电极图案的正面上来进行划线；以及
电池切割单元，通过所述工作台单元接受经划线的基板，并沿着划痕将所述基板切割成各个电池，以形成太阳能电池。
11.根据权利要求10所述的设备，其中，所述划线单元在包括垂直于所述电极图案方向的至少一个方向上进行所述划线。
12.根据权利要求10所述的设备，其中，所述划线单元包括空气喷嘴，用于去除所述基板表面上的外来物。
13.根据权利要求10所述的设备，其中，所述划线单元包括反射镜，用于反射从激光照射器出射的激光；以及聚焦透镜，用于将反射的激光聚焦。
14.根据权利要求10所述的设备，还包括光致发光单元，用于通过将激光照射到经划线的基板上来捕获发射图像，
其中，从由所述光致发光单元捕获的所述图像中读取并检测缺陷部分。
15.根据权利要求14所述的设备，其中，所述光致发光单元包括标记器，用于在含有检测到的缺陷部分的电池上做标记。
16.根据权利要求10所述的设备，其中，从所述划线单元出射的所述激光具有红外波段、可见光波段和紫外波段中的一种的波长。
17.根据权利要求11所述的设备，其中，从所述划线单元出射的所述激光具有红外波段、可见光波段和紫外波段中的一种的波长。
18.根据权利要求14所述的设备，其中，从所述划线单元出射的所述激光具有红外波段、可见光波段和紫外波段中的一种的波长。
CN2012100539395A 2011-03-25 2012-03-02 制造太阳能电池的方法及设备 Pending CN102694065A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2011-0026951 2011-03-25
KR1020110026951A KR20120108724A (ko) 2011-03-25 2011-03-25 태양전지 셀 생산 방법 및 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN102694065A true CN102694065A (zh) 2012-09-26

Family

ID=46831759

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2012100539395A Pending CN102694065A (zh) 2011-03-25 2012-03-02 制造太阳能电池的方法及设备

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20120244656A1 (zh)
KR (1) KR20120108724A (zh)
CN (1) CN102694065A (zh)
DE (1) DE102011122282A1 (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104134721A (zh) * 2014-08-15 2014-11-05 苏州图森激光有限公司 一种cigs太阳能薄膜电池膜层的激光划线方法
CN105122463A (zh) * 2013-02-12 2015-12-02 索莱克赛尔公司 使用体晶片的单片岛型背接触背结太阳能电池
CN108369972A (zh) * 2015-12-01 2018-08-03 太阳能公司 用于光伏电池加工的多操作工具

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
USD1009775S1 (en) 2014-10-15 2024-01-02 Maxeon Solar Pte. Ltd. Solar panel
USD933584S1 (en) 2012-11-08 2021-10-19 Sunpower Corporation Solar panel
US9780253B2 (en) 2014-05-27 2017-10-03 Sunpower Corporation Shingled solar cell module
US9947820B2 (en) 2014-05-27 2018-04-17 Sunpower Corporation Shingled solar cell panel employing hidden taps
US10090430B2 (en) 2014-05-27 2018-10-02 Sunpower Corporation System for manufacturing a shingled solar cell module
US20140124014A1 (en) 2012-11-08 2014-05-08 Cogenra Solar, Inc. High efficiency configuration for solar cell string
US20140256068A1 (en) * 2013-03-08 2014-09-11 Jeffrey L. Franklin Adjustable laser patterning process to form through-holes in a passivation layer for solar cell fabrication
US11949026B2 (en) 2014-05-27 2024-04-02 Maxeon Solar Pte. Ltd. Shingled solar cell module
US11482639B2 (en) 2014-05-27 2022-10-25 Sunpower Corporation Shingled solar cell module
USD999723S1 (en) 2014-10-15 2023-09-26 Sunpower Corporation Solar panel
USD913210S1 (en) 2014-10-15 2021-03-16 Sunpower Corporation Solar panel
USD896747S1 (en) 2014-10-15 2020-09-22 Sunpower Corporation Solar panel
USD933585S1 (en) 2014-10-15 2021-10-19 Sunpower Corporation Solar panel
JP6388823B2 (ja) * 2014-12-01 2018-09-12 株式会社ディスコ レーザー加工装置
US20160284887A1 (en) * 2015-03-27 2016-09-29 Gabriel Harley Crack prevention for solar cells
US20160284925A1 (en) * 2015-03-27 2016-09-29 Gabriel Harley Depth control for scribing semiconductor devices
US20160284909A1 (en) * 2015-03-27 2016-09-29 Gabriel Harley Multi-diode solar cells
US10861999B2 (en) 2015-04-21 2020-12-08 Sunpower Corporation Shingled solar cell module comprising hidden tap interconnects
CN106663706B (zh) 2015-08-18 2019-10-08 太阳能公司 太阳能面板
CN105336812B (zh) * 2015-09-08 2017-11-07 深圳市迪晟能源技术有限公司 全背电极接触晶体硅太阳能电池片的切割方法
US10673379B2 (en) 2016-06-08 2020-06-02 Sunpower Corporation Systems and methods for reworking shingled solar cell modules
KR102350960B1 (ko) * 2019-04-25 2022-01-14 엘지전자 주식회사 태양전지의 제조 방법
CN113380907A (zh) * 2021-06-08 2021-09-10 意诚新能(苏州)科技有限公司 一种新型太阳能电池片制作方法
CN117774040B (zh) * 2024-02-26 2024-05-14 山东山科蓝芯太阳能科技有限公司 一种pvt光伏光热板切割一体化设备

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009029901A1 (en) * 2007-08-31 2009-03-05 Applied Materials, Inc. Production line module for forming multiple sized photovoltaic devices
KR20100041238A (ko) * 2008-10-13 2010-04-22 엘지전자 주식회사 후면전극 태양전지 및 그 제조방법
TW201101525A (en) * 2009-02-24 2011-01-01 Mitsuboshi Diamond Ind Co Ltd Method for manufacturing integrated thin-film solar cell
CN101980377A (zh) * 2010-09-09 2011-02-23 中国科学院深圳先进技术研究院 铜铟镓硒薄膜电池的制备方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101151874B1 (ko) 2009-09-09 2012-05-31 이성민 방화 난간 구조

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009029901A1 (en) * 2007-08-31 2009-03-05 Applied Materials, Inc. Production line module for forming multiple sized photovoltaic devices
KR20100041238A (ko) * 2008-10-13 2010-04-22 엘지전자 주식회사 후면전극 태양전지 및 그 제조방법
TW201101525A (en) * 2009-02-24 2011-01-01 Mitsuboshi Diamond Ind Co Ltd Method for manufacturing integrated thin-film solar cell
CN101980377A (zh) * 2010-09-09 2011-02-23 中国科学院深圳先进技术研究院 铜铟镓硒薄膜电池的制备方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105122463A (zh) * 2013-02-12 2015-12-02 索莱克赛尔公司 使用体晶片的单片岛型背接触背结太阳能电池
CN104134721A (zh) * 2014-08-15 2014-11-05 苏州图森激光有限公司 一种cigs太阳能薄膜电池膜层的激光划线方法
CN108369972A (zh) * 2015-12-01 2018-08-03 太阳能公司 用于光伏电池加工的多操作工具
CN108369972B (zh) * 2015-12-01 2022-02-22 迈可晟太阳能有限公司 用于光伏电池加工的多操作工具
US11955577B2 (en) 2015-12-01 2024-04-09 Maxeon Solar Pte. Ltd. Multi-operation tool for photovoltaic cell processing

Also Published As

Publication number Publication date
US20120244656A1 (en) 2012-09-27
KR20120108724A (ko) 2012-10-05
DE102011122282A1 (de) 2012-09-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102694065A (zh) 制造太阳能电池的方法及设备
US7259321B2 (en) Method of manufacturing thin film photovoltaic modules
US8841157B2 (en) Method and structure for using discontinuous laser scribe lines
US7956337B2 (en) Scribe process monitoring methodology
CN102144300A (zh) 太阳能电池的制造方法
US8324080B2 (en) Semiconductor device and method for increasing semiconductor device effective operation area
KR20110059724A (ko) 레이저 재료 제거 방법 및 장치
Heise et al. Monolithical serial interconnects of large CIS solar cells with picosecond laser pulses
US8497150B2 (en) Method for defect isolation of thin-film solar cell
JP2005515639A5 (zh)
JP2011056514A (ja) 光電変換素子の製造方法
US20140256068A1 (en) Adjustable laser patterning process to form through-holes in a passivation layer for solar cell fabrication
JP2009141056A (ja) 太陽電池モジュールの製造方法および太陽電池モジュールの製造装置
Heise et al. Optimization of picosecond laser structuring for the monolithic serial interconnection of CIS solar cells
CN102689092A (zh) 一种使用双激光光束的太阳能晶圆精密加工方法及装置
CN102339899A (zh) 用于薄膜太阳能模块的多程激光边缘去除工艺
Burn et al. All fiber laser scribing of Cu (In, Ga) Se2 thin-film solar modules
Schultz et al. Enhanced recombination next to laser-patterned lines in CIGSe solar cells revealed by spectral and time-resolved photoluminescence
JP2010087041A (ja) レーザービームによる薄膜の除去方法及び薄膜太陽電池パネルの製造方法
Markauskas et al. Laser lift-off scribing of the CZTSe thin-film solar cells at different pulse durations
Horn et al. Laser-surface-treatment for photovoltaic applications
JP2010212355A (ja) 太陽電池パネルの検査方法及び検査装置
KR101697589B1 (ko) 박막 태양전지의 리페어장치 및 리페어방법
Schneller et al. Study of the laser scribing of molybdenum thin films fabricated using different deposition techniques
Zimmer et al. In-process evaluation of electrical properties of CIGS solar cells scribed with laser pulses of different pulse lengths

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20120926