CN105073333B - 用于太阳能电池的激光烧蚀平台 - Google Patents

用于太阳能电池的激光烧蚀平台 Download PDF

Info

Publication number
CN105073333B
CN105073333B CN201480008785.5A CN201480008785A CN105073333B CN 105073333 B CN105073333 B CN 105073333B CN 201480008785 A CN201480008785 A CN 201480008785A CN 105073333 B CN105073333 B CN 105073333B
Authority
CN
China
Prior art keywords
substrate
polygonal mirror
laser scanning
solar cell
light emitter
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.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201480008785.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105073333A (zh
Inventor
R·戴伊
J·L·富兰克林
G·巴萨帕
M·卡里西德帕
P·N·坎卡娜拉
C·T·莱恩
J·M·吉
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.)
Applied Materials Inc
Original Assignee
Applied Materials Inc
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 Applied Materials Inc filed Critical Applied Materials Inc
Publication of CN105073333A publication Critical patent/CN105073333A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105073333B publication Critical patent/CN105073333B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • 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
    • B23K26/382—Removing material by boring or cutting by boring
    • 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
    • B23K26/082—Scanning systems, i.e. devices involving movement of the laser beam relative to the laser head
    • B23K26/0821—Scanning systems, i.e. devices involving movement of the laser beam relative to the laser head using multifaceted mirrors, e.g. polygonal mirror
    • 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
    • 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
    • B23K26/12—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring in a special atmosphere, e.g. in an enclosure
    • B23K26/1224—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring in a special atmosphere, e.g. in an enclosure in vacuum
    • 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
    • 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
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0224—Electrodes
    • H01L31/022408—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/022425—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
    • 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
    • H01L31/1876—Particular processes or apparatus for batch treatment of the 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
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/36—Electric or electronic 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
    • B23K2103/50—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
    • 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
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Abstract

本发明的多个实施例与用于在基板中激光形成多个孔洞的设备与方法有关。在一实施例中，激光扫描设备包含可移动运输组件以及放置邻近于该可移动运输组件的光学装置，其中该光学装置包括多面镜、致动器与激光源，该多面镜具有数个反射切面以及旋转轴，该致动器经配置以相对于该旋转轴转动该多面镜，而该激光源经定位以引导电磁辐射至该多面镜该等反射切面的至少之一反射切面，其中该可移动运输组件是经配置以定位基板，以接收从该多面镜的该等反射切面反射的电磁辐射。

Description

用于太阳能电池的激光烧蚀平台
技术领域
本发明的多个具体实施例概与在太阳能电池的一或多层中形成多个孔洞的设备与方法有关。更具体的，在此提供的多个具体实施例指导在太阳能电池产线中于太阳能电池中进行激光钻除多个孔洞的平台。
背景技术
太阳能电池为光电装置，将太阳光直接转换为电力。最普遍的太阳能电池材料为硅，具有单晶硅或多晶硅基板的形式，有时候也称为晶圆。因为利用形成以硅为基础的太阳能电池产生电力的摊销成本，高于利用传统方法产生电力的成本，因此需要努力降低形成太阳能电池的成本。
目前一种普及使用的太阳能电池设计为具有靠近该前表面或该光接收表面处形成的P-N接合区，在该太阳能电池吸收光能量时，于该P-N接合区中形成多个电子/空穴对。此传统设计于该太阳能电池前侧上具有第一组电接触点，并于该太阳能电池背侧上具有第二组电接触点。为了在该太阳能电池背侧上形成该第二组电接触点，必须在覆盖太阳能电池基板背侧的钝化层上形成多个孔洞，以允许传导层接触该下方的太阳能电池基板。
在单一太阳能电池基板上，普遍需要超过100,000个接触点(也就是形成于该背侧钝化层中的孔洞)。在该太阳能电池背侧钝化层中形成多个孔洞的传统方法包含使用多个多重切面镜，以引导激光射束跨过该太阳能电池基板。这些系统可在约一秒钟内产生100,000个孔洞。然而，这些传统系统在烧蚀期间形成副产物，像是大量的微粒物质。该微粒物质为潜在的污染物，如果未能有效移除时可能造成该太阳能电池基板的缺陷。传统的微粒物质移除方法包含在烧蚀之后清洗该基板。然而，清洗过程耗时，对产量有负面影响。目前也已经使用真空装置。然而，该微粒物质可能包含电荷，使得该等微粒黏着于该基板，而使该真空装置无效。
据此，需要在一太阳能电池基板的钝化层中形成多个孔洞的改良方法与设备。
发明内容
本发明的多个具体实施例与在基板中形成(例如，钻除)多个孔洞的设备与方法有关，其利用将电磁能传送至该基板的表面上的方式形成。
在一实施例中，激光扫描设备包括可移动运输组件以及光学装置，该光学装置放置邻近于该可移动运输组件，其中该光学装置包括多面镜、致动器以及激光源，该多面镜具有数个反射切面以及旋转轴，该致动器经配置以相对于该旋转轴转动该多面镜，而该激光源经定位以引导电磁辐射至该多面镜该等反射切面的至少之一反射切面，其中该可移动运输组件经配置以定位基板，以接收从该多面镜该等反射切面反射的电磁辐射。
在另一实施例中，激光扫描平台包括激光扫描装置、基板运输组件、一或多个定位感测器与控制器，该激光扫描装置包括多面镜，且该激光扫描装置经配置以沿着路径传送由该多面镜反射的多个电磁辐射脉冲，该路径与第一方向平行，其中该第一方向平行于基板的表面；该基板运输组件经配置以在该等电磁辐射脉冲经引导朝向该基板时，于第二方向中运输该基板，其中该第二方向相对于该第一方向呈一角度；该等定位感测器经配置以在该基板于该第二方向中朝向该激光扫描装置移动时，侦测该基板的引导边缘；而该控制器经配置以根据从该一或多个定位感测器所接收的多个信号，控制该激光扫描装置与该基板运输组件的操作。在某些具体实施例中，该第二方向实质上正交于该第一方向。
在另一具体实施例中，提供将电磁辐射传送至太阳能电池基板的表面上的方法。该方法包含传送基板穿过扫描腔室、当该基板相对于包括多面镜的光学装置移动时，利用来自该光学装置的电磁辐射多个脉冲，于该基板上或于该基板中形成多个孔洞、当该等孔洞形成时，移除从该基板喷出的微粒物质，以及在移除之后，将该基板与任何剩余在该基板上的微粒物质之间的电荷中和。
附图说明
因此，本发明上述所指多个特征，可利用对本发明更特定叙述、于以上简要总结所能详细了解的方法，透过参考该等实施例而获得，其某些则描绘于该等附加图式之中。然而，要注意的是，该等伴随图式只描绘本发明的典型实施例，并不用于限制本发明的范围，因为本发明也允许存在其他具有同样效果的实施例。
图1描述太阳能电池的横截面视图，该太阳能电池可利用在此叙述的设备与方法形成。
图2A为根据在此叙述实施例的激光处理平台的示意侧视图。
图2B为根据在此叙述的实施例，图2A的该光学装置的放大侧视图。
图2C为基板的示意平面图，该基板具有利用在此揭示的设备与方法所形成的数个孔洞。
图3为根据在此叙述的实施例，传播射束的激光扫描设备的示意描绘。
图4为根据在此叙述的实施例，具有高斯强度分布的射束的示意描述，该射束不进行任何射束整型。
图5为根据在此叙述的实施例，进行射束整型的射束的强度分布示意描述。
图6为根据在此叙述的一或多个实施例，图2A的扫描腔室的一实施例的示意立体图。
图7为根据在此叙述的实施例，激光处理工具的等角图，该激光处理工具中配置有图2A的激光处理平台。
图8为根据在此叙述的实施例，图7的该光学对齐装置的一实施例的侧视图。
图9为根据在此叙述的实施例，图8的该光学对齐装置的等角图。
图10A与图10B为根据在此叙述的实施例，基板对齐装置的各种实施例的平面图，该基板对齐装置可于图2该激光处理平台中使用。
图11为根据在此叙述的实施例，控制系统的示意侧视图，该控制系统可与图2A的该激光处理平台一起使用。
图12A与图12B为基板的示意平面图，该基板具有利用在此揭示的该设备与方法所形成的数个孔洞。
为了促进了解，已经在可能时使用相同的参考数字指示在该等图式中共同的相同元件。也考虑到在不特别说明之下，在一实施例中所揭示的该等元件也能有利地在其他实施例中使用。
具体实施方式
本发明的多个实施例与在基板中形成(例如，钻除)多个孔洞的设备与方法有关，其利用将电磁能传送至该基板的表面上的方式形成。该设备包含平台，该平台具有输送器系统，用以相对电磁来源移动一或多个太阳能电池基板，像是相对于移动激光射束。该平台也包含微粒移除系统，该微粒移除系统包括至少一空气刀、选择性的至少一离子产生器，以及至少一真空装置，该至少一真空装置沿着该输送器系统的长度耦合，以移除由该移动激光射束与该太阳能电池基板所产生的多个微粒。在此叙述的该等孔洞可以包含多个贯穿孔、盲孔或至少部分在基板表面中所形成的细长通道或纹路。该设备可做为独立工具或整合于较大基板处理系统之中，像是群集工具或线内基板处理系统。
本发明的多个具体实施例提供激光扫描设备，以在太阳能电池制造处理期间，于一或多层中进行多个孔洞的激光钻除。在一实施例中，该设备于背部电接触点形成期间，于太阳能电池背侧钝化层中进行多个孔洞激光钻除。当在此使用时，一般而言该用词“激光钻除”意指利用激光方式移除至少一部分的材料。因此，“激光钻除”可以包含对设置于基板上的材料层的至少一部分进行烧蚀，例如，穿过配置于基板上的材料层烧蚀孔洞。此外，“激光钻除”可以包含移除至少一部分的基板材料，例如，在基板中形成非贯穿孔洞(盲孔)，或是穿过基板形成孔洞。
图1描述太阳能电池100的横截面视图，该太阳能电池100可利用在此叙述的设备与方法形成。该太阳能电池100包含太阳能电池基板110，该基板110在该太阳能电池基板110前方表面105上具有钝化/抗反射涂层(ARC)堆迭120，而在该太阳能电池基板110后方表面106上具有后方钝化层堆迭140。
在一实施例中，该太阳能电池基板110为硅基板，其中设置有p型掺杂剂以形成该太阳能电池100的部分。在此配置中，该太阳能电池基板110可以具有p型掺杂基础区域101与形成于该p型掺杂基础区域101上的N型掺杂放射区域102。该太阳能电池基板110也包含P-N接合区域103，该P-N接合区域103设置于该基础区域101与该放射区域102之间。因此，该太阳能电池基板110包含当该太阳能电池100受到来自太阳150的入射光子“I”照射时，产生多个电子-空穴对的区域。
该太阳能电池基板110可包括单晶硅、多晶硅或多晶的硅材料。替代的，该太阳能电池基板110可以包括锗(Ge)，砷化镓(GaAs)，碲化镉(CdTe)，硫化镉(CdS)，硒化铜铟镓(CIGS)，硒化铜铟(CuInSe2)，磷化镓铟(GaInP2)或有机材料。在另一实施例中，该太阳能电池基板110可为异质结电池，像是GaInP/GaAs/Ge或ZnSe/GaAs/Ge基板。
在图1所示的实例中，该太阳能电池100包含钝化/抗反射涂层堆迭120与后方钝化层堆迭140，每一个堆迭都包含至少二或更多层的沉积材料。该钝化/抗反射涂层堆迭120包含第一层121与第二层122，该第一层121与该太阳能电池基板110的前方表面105接触，该第二层122则设置于该第一层121上。该第一层121与该第二层122每一层都可以包含氮化硅(SiN)层，具有形成于其中的所需捕捉电荷量，以有效的协助该太阳能电池基板110前方表面105的块体钝化。
在此配置中，该后方钝化层堆迭140包含第一背面层141与第二背面层142，该第一背面层141与该太阳能电池基板110的后方表面106接触，该第二背面层142则设置于该第一背面层141上。该第一背面层141可以包含氧化铝(Al2O3)层，其介于大约200埃()至大约之间的厚度，并具有形成于其中的所需捕捉电荷量，以有效的协助该太阳能电池基板110后方表面106钝化。该第二背面层142可以包含厚度介于大约至大约之间的氮化硅(SiN)层。该第一背面层141与该第二背面层142两者都具有形成于其中的所需捕捉电荷量，以有效的协助该太阳能电池基板110后方表面106钝化。该钝化/抗反射涂层堆迭120与该后方钝化层堆迭140使如图1所示的该太阳能电池100的前方表面反射率R1最小，并使后方表面反射率R2最大，其改良该太阳能电池100的效率。
该太阳能电池100进一步包含多个前侧电接触点107，其延伸穿过该钝化/抗反射涂层堆迭120，并与该太阳能电池基板110前方表面105接触。该太阳能电池100也包含导电层145，该导电层145形成多个后侧电接触点146，以穿过形成于该后方钝化层堆迭140中的多个孔洞147而与该太阳能电池基板110后方表面106电接触。该导电层145与该等前侧电接触点107可以包含一种金属，像是铝(Al)、银(Ag)、氮化钛(SN)、钴(Co)、镍(Ni)、锌(Zn)、铅(Pb)、钨(W)、钛(Ti)、钽(Ta)、钒化镍(NiV)或其他类似材料与其组合。
在形成该等后侧电接触点146时，可以利用不伤害该太阳能电池基板110后方表面106的方式，在该后方钝化层堆迭140中形成许多贯穿孔147。为了使该太阳能电池100中的阻抗损失最小化，需要高密度的孔洞(例如，每平方毫米(mm)具有0.5至5个之间的孔洞)。例如，156mmx156mm的太阳能电池最多可能需要120,000个孔洞，利用传统的激光钻除系统与处理方式需要很大量的时间。本发明的多个具体实施例提供一种设备与方法，能够不伤害该太阳能电池基板110后方表面106的情况，于该后方钝化层堆迭140中更快速地形成该等孔洞147。
图2A为根据在此叙述的实施例，激光处理平台200的示意侧视图。该激光处理平台200包含外壳202，该外壳202中具有基板定位系统205。该基板定位系统205可为输送器，用以支撑及运输多个基板210穿过该激光处理平台200。该激光处理平台200可根据本发明多个实施例，用以在设置于基板210上的一或多层中钻除多个孔洞。例如，该激光处理平台200可用于形成在图1该太阳能电池100后方钝化层堆迭140中的该等孔洞147，该后方钝化层堆迭140于图2A至图2C中则指示为210。每一基板210都为太阳能电池基板，像是如图1所示及所叙述其上设置有后方钝化层堆迭140的太阳能电池基板110。在一实例中，于图2A中所示该等基板210的后方表面106(图1)面朝上，以于该激光处理平台200中进行处理。
在一实施例中，该基板定位系统205为线性输送器系统，该系统包含材料的连续运输带215，经配置以支撑并在流动路径“A”中运输该等基板210的生产线通过该激光处理平台200。该外壳202可位于提供多个基板210的装载站217A与接收多个经处理基板210的卸载站217B之间。该装载站217A与该卸载站217B可耦合至该外壳202，并包含提供多个基板至该运输带215的机器装备及/或传送机制。该基板定位系统205包含多个支撑轧辊220，以支撑及/或驱动该运输带215。该等轧辊220可由机械驱动器225驱动，像是马达/链条驱动器，并可经配置以在操作期间以大约每秒100毫米(mm/s)与大约300mm/s之间的线性速度运输该运输带215。该机械驱动器225可为电动马达(例如，交流或直流伺服马达)。该运输带215可利用聚合材料、不锈钢或是铝制成。在一配置中，该运输带215包含在X方向中间隔放置的两平行带，其中该两平行带的每一平行带都于X方向中具有小于该等基板210X方向尺寸的宽度。在此配置中，于该激光处理平台200中每一基板210都设置于该两者平行带的一部分上。
该基板定位系统205为传送装置，经配置以朝向并通过激光扫描设备230连续传送该等基板210的生产线(也就是在该流动路径“A”中)。该激光扫描设备230包含连接至支座元件240的光学装置235A，该支座元件240将该光学装置235A支撑于该运输带215与该等基板210上方。该激光扫描设备230也包含扫描腔室235B，该扫描腔室235B固定于相对该运输带215的位置中，相邻该光学装置235A，使该等基板210穿过该扫描腔室235B通过该运输带215。
图2B为图2A的该光学装置235A的侧视图，为了容易讨论，其中该光学装置235A是从图2A的标准位置旋转90度。图2C为基板210的示意平面图，该基板210具有利用图2A与图2B的该光学装置235A所形成的数个孔洞147。该光学装置235A包含外罩241，当该等基板210于该运输带215上通过该扫描腔室235B时，提供朝向该等基板210表面引导的光线或电磁辐射。在一实施例中，该光学装置235A与该运输带215联合移动，经配置以形成图案P(于图2C中显示)，该图案P可以包括形成于基板210上具有C列与R行孔洞147的网格图案。该光学装置235A可以利用光学系统，在少于大约500毫秒(ms)内于该基板210上形成该图案P，该光学系统在该基板210于该运输带215上移动时，高速提供横越该基板210的脉冲射束。例如，该光学装置235A也包含激光源242，该激光源242放射光线或电磁辐射穿过光学系统，以在小于大约500毫秒的时间内，于直径大于大约80微米(μm)的基板210中形成大约95,000个孔洞。在一实施例中，于操作期间，该运输带215的速度可为大概140mm/s至大约180mm/s之间，像是大约160mm/s，以在该等基板于Y方向中于该运输带215上于该光学装置235A下方通过时，在该等基板210上于X方向(图2A)中于实质线性的行R中形成多个孔洞147。在X方向中形成该等孔洞147的多个行，以在需要的间距形成多个孔洞147的多个列C。在一实施例中，该等孔洞147可在该基板210上形成的图案中，于行R方向中与列C方向中具有大约500μm的间距。这提供一种增强的产量，以及在更大的尺寸精确性下形成更大、更清洁的多个孔洞147，远远超越传统的激光钻除设备。在另一实施例中，可以在该多个行R中(于图12B中显示一实例)形成刻线阵列。刻线图案可以包含直径大约40μm的多个孔洞147(其可以等于该刻线宽度)，该等孔洞可重迭大约20％，并包含大约0.7mm至大约1.3mm的间距。
该激光源242根据所模拟的光子放射，放射光线或电磁辐射255穿过光学增幅处理。在某些实施例中，该放射电磁辐射255具有高度的空间与时间相干性。在一方面中，该激光源242放射光线或电磁辐射255的连续或脉冲波，并被引导至该光学系统与可移动多面镜250，该光学系统包含射束扩张器244、射束整型器246、选择性的射束扩张器/聚焦器248。在一实施例中，该激光源242产生大约为1飞秒(fs)至大约1.5微秒(μs)的脉冲宽度，具有从每脉冲总能量大约为10微焦耳(μJ/pulse)至每脉冲6毫焦耳(mJ/pulse)的脉冲。在某些配置中，可通过向该激光源242提供外部触发信号的方式控制该电磁辐射255该等脉冲的脉冲宽度与频率，该外部触发信号则由该控制器290以需要的频率提供。该激光脉冲的重复率可介于大约15千赫和大约5百万赫之间。该激光源242可为电磁辐射源，像是铷-雅各激光(Nd:Yag)、掺钕钒酸钇激光(Nd:YVO4)、晶态碟、光纤二极管与其他类似辐射放射源，而能以大约255纳米(nm)与大约1064nm之间的波长，提供并放射连续或脉冲辐射射束。在另一实施例中，该激光源242包含多重激光二极管，每一个激光二极管都以相同波长产生均匀及空间相干的光线。该激光源242的整体平均功率可为高达大约50瓦(W)。
在该射束扩张器244处接收从该激光源242放射的电磁辐射255脉冲，该脉冲具有像是大约1.5mm至大约2.5mm的第一直径。该射束扩张器244增加该电磁辐射255的直径为第二直径，像是大约4mm至大约6mm之间。接着传送该电磁辐射255的脉冲至该射束整型器246，进行射束形状的调整，这将于以下针对图3至图5进一步叙述。从该射束整型器246传送该电磁辐射255脉冲至该射束扩张器/聚焦器248，该射束扩张器/聚焦器248用以将该电磁辐射255脉冲的直径调整成为所需的第三直径，像是大约2mm至大约3mm之间。接着该射束扩张器/聚焦器248传送该电磁辐射255脉冲至该可移动多面镜250，该可移动多面镜250反射该电磁辐射255脉冲通过一聚焦透镜252至该基板210上。在某些具体实施例中，并不使用该射束扩张器/聚焦器248，而该电磁辐射255脉冲则直接传送至该可移动多面镜250。
该可移动多面镜250反射该电磁辐射255脉冲通过该聚焦透镜252并至该基板210的表面上，该聚焦透镜252为该光学装置235A的该光学系统的部分，该基板则于该扫描腔室235B中于该运输带215上于Y方向中连续移动(图2A)。因此，于该基板210上的孔洞形成过程期间，不需要停止/启动该运输带215，而能增加产量。该可移动多面镜250为具有多个反射切面的镜体，像是具有介于大约10及18之间的反射切面数量，其经布置为在相对于该多面镜250的旋转轴251方向中(于图2B中进入该页面的X方向)，使每一反射切面253相对于另一反射切面253都呈现一角度。该可移动多面镜250该等反射切面253的每一个反射切面253的角度，在由致动器254关于该旋转轴251转动该可移动多面镜250时，都使该电磁辐射255于跨及该基板210该表面的方向(图2A的X方向)中进行扫描。该致动器254则用于控制该可移动多面镜250的转动速度为所需速度，像是大约每分钟转数(rpm)为100至大约10,000rpm的速度，最大可为大约16,000rpm。该转动速度可为了在该基板210上产生图案P(图2C中图示一实例)而改变，而在该基板210上产生该图案P(于图2C中图示)的钻除处理期间，该转动速度可为固定。
例如，该可移动多面镜250的转动速度可为了在一或多个第一基板上建立第一图案P设定为第一速度，而在烧蚀该一或多个第一基板期间，可以保持该第一速度。如果在一或多个第二基板上需要一不同的图案P，该可移动多面镜250的转动速度可设定为与该第一速度不同的第二速度，而在烧蚀该一或多个第二基板期间，可以保持该第二速度。
在一实施例中，该可移动多面镜250的单一切面的转动，是随着该切面反射来自该激光源242的电磁辐射255的多个传送脉冲，于该基板210上形成的一或多层中，产生多个孔洞147的完整R行(也就是在X方向中的一行)。该电磁辐射255可通过该可移动多面镜250的使用，跨及该基板210表面扫描，同时该基板210于正交方向的Y方向中，于该Y方向中形成布及该基板210长度(也就是Y方向)的多个孔洞147多个行R(也就是X方向)。在另一实例中，该Y方向相对该X方向于一角度处定位。而在另一实例中，该Y方向相对该X方向于大约90度加减一些度数的角度处定位。在一实施例中，该光学装置235A的该光学系统经配置以传送直径大约2mm及大约3mm的射束，以形成该等孔洞147。该可移动多面镜250的转动速度也可经设定以提供多个孔洞147的致密行R，像是在每一行R中形成一线性通道或狭槽。
例如，透过使用该激光处理平台200的该可移动多面镜250以及以上叙述的控制结构，可以达成每秒大约60公尺(m/s)及大约200m/s之间的钻除率。相比之下，一般而言传统的检流计系统(例如，多个角转动镜体)则限制为小于20m/s。此外，该激光处理平台200的射束整型器246的使用能在该钝化层堆迭140中以所述速率有效率地钻除多个孔洞147，而不对该下方太阳电池基板210造成伤害，这将于以下针对图3至图5进一步叙述。
图3为图2A与图2B用于传播射束300的该光学装置235A的示意描绘，该射束300可与该电磁辐射255相同，从该光学装置235A沿着距离Z。图4为在图3点位310处(也就是，未进行任何射束整型)该射束300的高斯强度分布示意描述。该射束300上的点310代表该基板210关于该光学装置235A的一般位置，用以达成该钝化层堆迭140(图1)跨及期望光点350的完全蒸发。如同可见，因为该光点350的外围必须设定为该钝化层堆迭140的材料的烧蚀阈值，所以该光点350中心处的峰值强度410显著高于该光点350周围的外围强度420。因此，虽然该外围强度420刚好够高以达到该钝化层堆迭140沿着该光点350外围的烧蚀进行，但该显著高的峰值强度410却在未进行任何射束整型下，于该光点350中心处对该下方太阳能电池基板210造成伤害。
为了达成该钝化层堆迭140中该光点350的完整烧蚀，且不伤害该太阳能电池基板210，可使用该射束整型器246。该射束整型器246可为折射射束整型器，将高斯激光射束转换为准直的平坦顶部射束。图5为进行射束整型下，于图3点310处该射束300的强度分布示意描述。如同可见，该射束整型或“平坦顶部化”操作形成一种射束强度分布，该射束强度分布于跨及该光点350的完整区域上，具有恰为该钝化层堆迭140中该材料烧蚀阈值的均匀能量密度。因此，在该光学装置235A中使用该射束整型器246能够在不伤害该下方太阳能电池基板210下，于该钝化层堆迭140中有效率的钻除多个孔洞147。
再次参考图2A，该激光处理平台200也包含基板感测系统260，该基板感测系统260包含一或多个基板定位感测器。该基板感测系统260使用光学感测器262侦测该基板210的引导边缘265，并传送多个相应信号至控制器290。接着，该控制器290传送多个信号至该光学装置235A，以对该激光源242的操作及该可移动多面镜250的转动计时，以在该基板210的引导边缘265位于该聚焦透镜252下方时开始进行激光扫描。该控制器290进一步控制该可移动多面镜250的转动速度，以在该可移动多面镜250的每一切面跨过该电磁辐射255的脉冲转动时，扫描设置于该基板210上一或多层中的多个孔洞147的行R(例如，在图1中该后方钝化层堆迭140中的多个孔洞)。该控制器290进一步控制该基板定位系统205的速度与该可移动多面镜250的转动，因此当完成第一孔洞行R(例如，于X方向中对齐)时，便因为该基板定位系统205所进行该基板210的线性移动，而于相距该第一行的所需间距(例如，在方向A中)处，开始下一孔洞行R。据此，当该完整的基板210于该光学装置235A下方移动时，便在跨及该基板210完整宽度与长度上，于该基板210的一或多层中形成多个孔洞的多个行R。该控制器290进一步控制该光学装置235A的计时，像是当该基板210的尾部边缘270通过该聚焦透镜252下方时，扫描操作将在一段所需的时间段之后停止，直到下一基板210的引导边缘位于该聚焦透镜252下方。该控制器290可为任何的控制器，其具有适宜的处理器、软件与存储器，以进行该激光处理平台200的操作。该基板感测系统260也可以包含基板对齐装置280，该基板对齐装置280经配置以在该等基板210进入该扫描腔室235B之前对齐该等基板210。该基板对齐装置280的多个实施例则于图10A与图10B中详细叙述。
该控制器290一般而言包括中央处理单元(CPU)(未图示)、存储器(未图示)与多个支持电路(未图示)。该CPU可为在各种产业设定中使用的任何计算机处理器形式之一，用以控制系统硬件与多个进程。该存储器则连接至该CPU，并可为立即可利用存储器的一或多种，像是随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、软盘、硬盘或任何本地或远程的任何其他数字储存器形式，多个软件指令与数据可经编码并储存于该存储器之中，以提供向该CPU的指示。该等支持电路则连接至该CPU以利用传统方式支持该处理器。该等支持电路可以包括高速缓存、电源、时钟电路、输入/输出电路子系统与其他类似电路。可由该控制器读取的程序(多个指令)则包含代码，以与要在该激光处理平台200中执行的各种进程保持任务一起，用于执行与监测、执行及控制该基板210的移动、支撑及定位有关的工作。
图11中描述的控制系统也可以用该激光处理平台200实现，以控制该光学装置235A的开/关循环。该控制系统可以包含软件与硬件(电子、电路、电路板等等)，其能结合于图2A的该控制器290之中。此外，在该控制系统的一实施例中，于基板表面上形成多个孔洞的过程可以包含能够在所需时间处中断的至少一次扫描(以形成多个孔洞147的完整行R(于图2C图示))，以进一步控制在该基板表面上所需位置中的孔洞形成。此能力允许该脉冲串的简单及选择性停止/开始，对于单一多边形切面而言一般而言为连续的脉冲。这将允许建立多个图案特征或中断，而能达成先进的太阳能电池结构。
图6为图2A该扫描腔室235B的一实施例的示意立体图。该扫描腔室235B包含侧壁600，该侧壁600裁切了一部分以显示内部空间605。该侧壁600可以包括第一类的激光外壳。该侧壁600包含多个开口，于该等开口的每一端部都具有接收该运输带215与基板210的尺寸。该内部空间605包含数个区域610A-610C，当该基板210于该运输带215于该流动路径D中传输时，该基板210为暴露。
该扫描腔室235B的第一区域610A包括扫描空间，其中该基板210接收自该光学装置235A(于图2A图示)传送的电磁辐射。该第一区域610A也包含空气刀615与排气外罩620中的一或两者，该排气外罩620耦合至导管622，该导管则耦合至真空源(未图示)。当该基板正于该第一区域610A中处理时，在该激光钻除处理期间所放射的微粒物质便由该空气刀615所移动，并通过该排气外罩620移除。虽然烧蚀副产物与其他的微粒物质可于该第一区域610A中移除，但这些污染物的一部分将带有电荷，并因此对该基板210具有静电吸引力。
该扫描腔室235B的第二区域610B包括任选的离子化空间。该第二区域610B包含任选的离子化装置625，像是离子棒或是离子空气刀。该离子化装置625将在该激光钻除处理之后并位于该第一区域610A中移除，而保存在该基板210上的多个微粒中和及/或移除。该扫描腔室235B的第三区域610C包括清洗空间，该清洗空间从该基板210去除残留的微粒物质。该第三区域610C包含排气外罩630与空气刀635。在该第二区域610B中已被中和的微粒物质由该空气刀635移动，并通过该排气外罩630移除。
在一实施例中，该空气刀615包括该扫描腔室235B的第一空气刀，而该空气刀635包括该扫描腔室235B的第二空气刀。在一方面中，提供该空气刀615以使气体(干净空气)于第一方向中的流动路径638A(也就是该流动路径D)中流动，而提供该空气刀635以使气体于第二方向中的流动路径638B中流动，该第二流动方向为该第一流动方向的逆流。该第一区域610A、该第二区域610B与该第三区域610C的每一个都利用多个壁部640所隔离，以避免不同区域之间的跨污染情况，并协助更受控制的空气处理。
来自每一空气刀615、635的气体流动，可在不从该运输带215移动该基板210的流动速率及/或压力下提供。随着该等基板一般而言在质量或重量方面轻量(例如，大约6克至10克)的因素，该压力应该够低，而不将该基板210吹离位置。此外，每一空气刀615、635的该流动路径638A、638B的高度及/或角度，是分别使到该基板上210的直接流动最小化，以避免该基板210的移动。在一实施例中，该等流动路径638A、638B大约在该基板210的表面上方1英寸。此外，该等流动路径638A、638B每一个实质上都平行于该基板210的表面的平面。在一方面中，每一空气刀615、635的压力都设定为每平方英寸10磅(psi)以及大约每分钟80标准立方英尺(SCFM)的流动速率。在一实施例中，每一空气刀615、635的流动速率大约为6SCFM，压力为大约10psi至大约20psi。出于相同的理由，由该排气外罩620、630所提供的真空条件，是以不使该基板从该运输带215移动的速率提供。在一实施例中，在每一排气外罩620、630所提供的真空条件，实质上与每一空气刀615、635的流动速率相同。
在一实施例中，该空气刀635可以包括离子化装置，该离子化装置经配置以在该流动路径638B中流动正离子与负离子的浓度。可以以低压力(大约10psi)及与该空气刀615、635的流动速率相似的流动速率提供干净空气，以避免移动该基板210。该干净空气使高浓度的正离子及负离子流动，中和在该基板210与该基板210上微粒物质之间的任何电荷。该等经中和微粒便可在该扫描腔室235B第三区域610C中，由该排气外罩630移除。
在该第二区域610B中该离子化装置625可为离子棒或离子空气刀。当使用离子棒时，该离子化装置625可位于该基板210表面上方大约1或2英寸。该离子棒产生高浓度的正离子及负离子，而该基板210与该基板210上微粒物质之间的任何电荷将被中和。当使用离子空气刀时，该离子化装置625可以位离该基板210表面较远处。可以以低压力(大约10psi)及与该空气刀615、635流动速率相同的流动速率提供干净空气至该离子化装置625，以避免移动该基板210。该干净空气使高浓度正离子与负离子流动，中和该基板210与该基板210上微粒物质之间的任何电荷。虽然并未图示，该第二区域610B也可包含真空外罩，以移除该经中和微粒物质。当该第二区域610B以该离子空气刀作为离子化装置325配置，且于其中配备真空外罩时，可能不需要该第三区域610C。
图7为激光处理工具700的等角视图，该激光处理工具700具有设置于其中的该光学装置235A与该扫描腔室235B。该激光处理工具700包括主要框架701，该主要框架701具有第一侧702A与第二侧702B，该第一侧702A连接至装载站217A(于图2A图示)，而该第二侧702B连接至卸载站217B(于图2A图示)。该主要框架701包含多个平板705，其作为门板或可移除页片，而该等平板705的一部分并未被图示以描述该激光处理工具700之中的多个组件。该等平板705可以包含检视窗710，以提供对该激光处理工具700内部体积的视觉接取。该检视窗710可以包括激光安全玻璃，或包含多个过滤器，使得在该激光处理工具700中进行激光钻除处理期间，于检视该电磁辐射时不需要安全眼镜。电力来源与控制装备，像是激光电源715(以虚线图示)可以被包围于该主要框架701之中。此外，光学对齐装置720(图7与图8)可以于该激光处理工具700之中与该主要框架701连接。该光学对齐装置720可用于相对于该基板在该基板定位系统205上的移动方向，调整该光学装置235A的位置，并因此相对于基板调整放射的射束路径。
在使用该激光处理平台200期间，该等基板210于建立多个孔洞147单一行R的烧蚀处理期间可能轻微的移动(由于该运输带215上该基板210的移动)。例如，该等基板210在进行多个孔洞147单一行R的产生时，可能移动大约0.5毫米。在一实施例中，这使得多个孔洞147多个行R形成跨及该基板210宽度的某程度对角指向情况。为了消除该等基板的此种移动与对角指向的多个孔洞147的多个行R，使用在图8与图9中叙述的设备与方法，关于该Z方向轻微转动该光学装置235A。
图8为该光学对齐装置720的一实施例的侧视图。该光学对齐装置720包括基础平板800，该基础平板800可耦合至该主要框架701的一或多个支撑元件805。该基础平板800以可移动方式连接至第一支撑平板810，该第一支撑平板810具有第二支撑平板815，该第二支撑平板815从该第一支撑平板810于正交于该第一支撑平板810平面的平面延伸。该第二支撑平板815一般而言支撑该光学装置235A。该第一支撑平板810则利用数个调整装置820耦合至该基础平板800，其可以包含多个扣件、线性引导装置与其组合。该等调整装置820提供至少该光学装置235A的高度调整(在Z方向中)，并可以提供在XZ平面及/或YZ平面中的θ调整。高度调整用于调整该光学装置235A的聚焦透镜252(图2A与图2B)的焦距。该等调整装置820可用于相对于该运输带215的平面抬高该第二支撑平板815。可调整光圈装置840则提供于该第二支撑平板815与该扫描腔室235B之间。该可调整光圈装置840可为望远镜外罩，该望远镜外罩中形成光圈，其尺寸用于接收由该光学装置235A所提供的射束路径。该望远镜外罩可以根据该光学对齐装置720的任意高度调整，朝上或朝下移动。
在某些实施例中，该光学对齐装置720也包含可调整安装平板825，该可调整安装平板825设置于该第二支撑平板815与该光学装置235A的下方表面之间。该可调整安装平板825被固定至该光学装置235A的下方表面，并利用多个扣件830拴至该第二支撑平板815。该可调整安装平板825可为了多种不同角度方向以及抬高该光学装置235A加以调整，以在处理期间调整由该光学装置235A所放射的射束路径的扫描平面835。如以下对图9详细叙述，该可调整安装平板825可以关于该扫描平面轴835(例如，Z方向)转动，以调整该光学装置235A输出的扫描平面(例如，与在图2C中该基板上该行R方向对齐的平面)的方向。该可调整安装平板825的调整可以用于改变该光学装置235A扫描平面中的该等射束路径与基板210(图2C)上的多个孔洞147的行R对齐，并用以消除如以上讨论在建立多个孔洞多个行期间由于该运输带215上该等基板的移动产生的多个孔洞多个行的对角指向情况。
图9为图8该光学对齐装置720的等角视图。虽然在该图式中未图示该光学装置235A，但图示该光学装置235A的扫描平面835。该可调整安装平板825包含数个狭槽900，该等狭槽900接收图8中图示的该等扣件830。该等狭槽900每一个都允许该可调整安装平板825相对于该Z轴转动，以调整该光学装置235A的扫描平面。例如，该可调整安装平板825的第一对齐位置905可以包含指示，其中该扫描平面实质上平行于该基板210的引导边缘265(于图2A图示)。然而，对该激光处理平台200的测试已经显示该等基板210在产生多个孔洞147单一行R时移动大约0.5毫米(于图2C图示)。所形成的多个孔洞147行R可能实质上并未与该基板210的引导边缘265平行。为了消除该等孔洞的对角指向情形，该可调整安装平板825被经调整至第二对齐位置910，该第二对齐位置910与角度915相应。该角度915可根据该运输带215上该(等)基板210的速度与该电磁辐射255的扫描速度进行调整，其至少部分根据于该电磁辐射255的脉冲宽度与该可移动多面镜250(于图2B图示)的移动。在一实施例中，当该运输带215的速度为大约140mm/s至180mm/s，脉冲宽度大约1fs至大约1.5μs，以及该可移动多面镜250的扫描速度大约1,000RPM时，该角度915大约为0.5度，可形成实质上为直线及/或与该基板210引导边缘265平行的多个孔洞147的多个行R。
图10A与图10B为基板对齐装置280的各种实施例的平面图示。该基板对齐装置280经配置以在任何基板210进入该扫描腔室235B之前，将任何可能不对齐的基板210对齐。具体来说，该基板对齐装置280用于在该基板感测系统260(于图2A图示)进行感测之前，将任何可能不对齐的基板210对齐。该基板对齐装置280在该等基板于该运输带215上移动时，即时对齐该等基板210。
在图10A与图10B中，该基板对齐装置280包括在该运输带215第一侧上的第一对齐元件1005A，以及在该运输带215第二侧上的第二对齐元件1005B。在一实施例中，该第一对齐元件1005A包括数个轧辊1010，该等轧辊1010具有实质上与该运输带215的边缘平行的外部表面，如图10A所示。在该运输带215的相对侧上，该第二对齐元件1005B包括刷子结构1015，该刷子结构1015包含数个刷毛1020。该刷子结构1015可为水平指向，因此该等刷毛1020的端部面向该基板210的边缘，或该刷子结构1015可为垂直指向，因此该等刷毛1020的端部面朝上(离开该纸面)或朝下(进入该纸面)。
操作时，在基板210于该运输带215的该表面上传输时，如果该基板210并未对齐，该基板的边缘将与轧辊1010及该刷子结构1015的一或多个刷毛1020的一或两者接触。由该一或多个刷毛1020承受剪切应力，在该一或多个刷毛1020中形成应变。在该一或多个刷毛1020中的恢复力，以及与更多刷毛1020的接触(当该基板210沿着该运输带215传送方向移动时)可能使该基板210移离该刷子结构1015，并抵住该等轧辊1010的该等表面，使基板210能被适当对齐。
在图10B中，该基板对齐装置280的该第一对齐元件1005A与该第二对齐元件1005B可以相同操作。然而，该第一对齐元件1005A与该第二对齐元件1005B可以包含如图10A所叙述的刷子结构、如图10A所叙述的数个轧辊，或其组合。此外，该第一对齐元件1005A与该第二对齐元件1005B可以包含实质上为线性并与该运输带215的边缘平行的第一部分1025，以及相对于该第一部分1025呈现一角度的第二部分1030。虽然图第10B中该第一对齐元件1005A与该第二对齐元件1005B两者都包含该第二部分1030，但只有该第一对齐元件1005A与该第二对齐元件1005B之一需要该第二部分1030。在一配置中，该第一对齐元件1005A及/或该第二对齐元件1005B可以相对于该运输带215的该平行边缘致动，以将该(等)基板210相对于该运输带215的平行边缘中央定位。在此情况中，该第一对齐元件1005A及/或该第二对齐元件1005B可以使用气动或电动马达致动，以适宜地将该第一对齐元件1005A与该第二对齐元件1005B的任一或两者相对于该运输带215的平行边缘定位。
图11为控制系统1100的示意侧视图，该控制系统1100可以与图2A的激光处理平台200一起使用。在此实施例中，感测器装置1105，像是该基板感测系统260(于图2A图示)相邻于该运输带215定位。该感测器装置1105可为接近度感测器，用以侦测移动至该光学装置235A下方位置处的基板210的存在性。该感测器装置1105连接至控制器1110，该控制器1110可形成该控制器290的部分。该感测器装置1105可以包括共同输入/输出控制器(CIOC)与触发器电路1115，该感测器装置1105与该激光源242通讯。
使用该控制系统1100，可以提供利用加总来自该光学装置235A的扫描开始(SOS)信号1120进行激光控制，以及当来自该感测器装置1105的存在信号1130被接收时使用来自该控制器1110的数字输出信号1125的方法。该数字输出信号1125是以来自该感测器装置1105的输入及时间延迟T为基础。该时间延迟T可以等于该基板210于该感测器装置1105及该射束的开始点之间移动时的移动距离。该射束开始点意指在基板上开始进行激光处理的位置。该时间延迟T可为变量，其与该运输带215的速度以及该感测器装置1105至该处理区域的距离有关。在一实施例中，介于该基板210侦测及该激光实际触发之间，该时间延迟T可大约为0.4秒至大约0.8秒。
例如，当由该感测器装置1105感测基板210的引导边缘265时，该控制器1110根据该引导边缘265的存在性与时间延迟T产生该数字输出信号1125。该光学装置235A产生该SOS信号1120与该SOS信号1120的频率。该SOS信号1120的频率是以该可移动多面镜250的转动速度除以该可移动多面镜250上切面数量为基础。在一实施例中，该光学装置235A包括导频激光1135，该导频激光1135位于适当位置处，以为了该可移动多面镜250的多边形切面相对于该进入第二射束1145B的每次改变，产生晶体管-晶体管逻辑(TTL)信号脉冲。接着根据该存在性信号1130与该SOS信号1120，产生提供至该激光源242的触发信号1140。此布置产生激光脉冲串，用以为每一提供的触发信号于该基板上形成一行R，同时避免在不存在基板210时该等激光脉冲撞击至该运输带215上。
在一实施例中，该激光源242于第一频率放射第一射束1145A，而该第一射束1145A则转换为具有第二频率的第二射束1145B。该第一射束1145A的第一频率可在红色频谱中，像是大于大约1000nm的波长，像为大约1064nm的波长。该第一射束1145A由镜体1149引导穿过任选的射束调节器1150。该射束调节器1150可为频率倍增器，以在该第二频率放射该第二射束。接着由多个镜体1151及1152将该第二射束1145B引导至该可移动多面镜250，并接着引导至镜体1153、该聚焦透镜252与该基板210。该第二频率可于绿色频谱中，像是具有介于大约490nm至大约570nm范围波长的电磁能量。
图12A与图12B为基板210的示意平面图示，该基板210具有以图11叙述的方法于其上形成于图案P中的数个孔洞147。在图12A中，该等孔洞147的每一个都以定义间距相离及间隔。图12B中则图示刻线烧蚀图案，藉此图案该等孔洞147是至少部分重迭以形成数个刻线1200。可透过激光重复率及/或通过调整该运输带215的速度及/或通过调整该可移动多面镜250的转动速度而增加该激光脉冲串数量的方式，产生该刻线烧蚀图案。在一实施例中，该等孔洞147包含大约40μm的直径(其可以等于刻线1200的宽度)。该等孔洞147可以重迭大约20％，而该等刻线1200可以包含大约0.7mm至大约1.3mm是间距。在另一(未图示)实施例中，该等刻线1200并不如图示般连续，而该等刻线的一或多个刻线可为刻线及间隔图案。例如，多个孔洞147多个群集可以形成为部分重迭，而多个孔洞147该等群集则以不进行烧蚀的多个间隔所分离。
在此叙述的该激光处理平台200的多个实施例可在基板210上形成多个孔洞147，其可用于太阳能电池基板的生产，像是在太阳能电池的后方钝化层堆迭中形成多个接触孔洞。由该光学装置235A所形成的该等孔洞147可大约为90微米或更大，并以远远超过任何传统设备的速度形成该等孔洞147，使得每小时产量大于3,300个基板。该光学装置235A也在该等基板中以对该下方或相邻层形成最小伤害的方式形成多个孔洞147，能够达到大于以上所提产量的99％的产出。该扫描腔室235B在处理期间与之后从该等基板移除微粒，对于以上提及的产出有所助益。该激光处理平台200对于人员也相当安全，在任何的检视窗处使用安全玻璃，以及在该扫描腔室235B中使用第一类的外壳。此外，该激光处理工具700包括小的占地面积，像是大约4.5米x 1.0米，能够修改至现有的太阳能电池产线之中。
虽然前述内容是针对本发明的多个实施例，但在不背离本发明基本范围下，可设计本发明的多种其他与进一步的实施例，本发明的范围则由上述权利要求书所决定。

Claims (11)

1.一种激光扫描设备，所述设备包括：
可移动运输组件；以及
光学装置，所述光学装置放置邻近于所述可移动运输组件，其中所述光学装置包括：
多面镜，所述多面镜具有数个反射切面以及旋转轴；
致动器，所述致动器经配置以相对于所述旋转轴转动所述多面镜，以及激光源，所述激光源经定位以引导电磁辐射至所述多面镜所述反射切面的至少之一反射切面，其中该可移动运输组件是经配置以定位基板，以接收从该多面镜所述反射切面反射的电磁辐射；
其中所述激光扫描设备进一步包括外罩，所述外罩定义内部体积空间，所述内部体积空间放置于所述可移动运输组件的部分附近，其中所述外罩包括至少两区域，且所述区域的每一个都包含形成于所述外罩的相对侧壁中的开口，以接收放置于所述可移动运输组件上的所述基板；
其中所述至少两区域包括：
空气刀，所述空气刀经配置以使气体于第一流动方向中流动；
真空外罩，所述真空外罩位于所述第一流动方向下游；以及
离子化装置，所述离子化装置经配置以使多个微粒及所述基板之间的多个电荷中和。
2.如权利要求1所述的设备，进一步包括：
一或多个定位感测器；以及
系统控制器，所述系统控制器经配置以从所述一或多个定位感测器接收多个信号。
3.如权利要求2所述的设备，其中所述一或多个定位感测器经配置以在所述可移动运输组件于一方向中线性运输所述基板时侦测所述基板的引导边缘，所述方向位于相对于从所述多面镜所述反射切面的电磁辐射反射方向的一角度处。
4.如权利要求2所述的设备，其中所述系统控制器经配置以根据从所述一或多个定位感测器所接收的多个信号，控制所述激光源的操作与所述可移动运输组件的移动。
5.如权利要求1所述的设备，进一步包括射束整型器，所述射束整型器位于所述激光源与所述多面镜之间。
6.如权利要求1所述的设备，进一步包括频率倍增器，所述频率倍增器位于所述激光源与所述多面镜之间。
7.如权利要求1所述的设备，其中所述至少两区域包括扫描空间与离子化空间。
8.一种激光扫描平台，所述激光扫描平台包括：
激光扫描装置，所述激光扫描装置包括多面镜，且所述激光扫描装置经配置以沿着一路径传送由所述多面镜反射的多个电磁辐射脉冲，所述路径与第一方向平行，其中所述第一方向平行于基板的表面；
基板运输组件，所述基板运输组件经配置以在所述电磁辐射脉冲经引导朝向所述基板时，于第二方向中运输所述基板，其中所述第二方向相对于所述第一方向呈一角度；
一或多个定位感测器，所述定位感测器经配置以在所述基板于所述第二方向中朝向所述激光扫描装置移动时，侦测所述基板的引导边缘；以及
控制器，所述控制器经配置以根据从所述一或多个定位感测器所接收的多个信号，控制所述激光扫描装置与所述基板运输组件的操作；
其中所述基板运输组件包括运输带；
其中所述激光扫描平台进一步包括外罩，所述外罩定义内部体积空间，所述内部体积空间包括至少两个区域，所述区域的每一个都包含形成于所述外罩的相对侧壁中的开口，以接收所述运输带的一部分；
其中所述至少两区域包括：
空气刀，所述空气刀经配置以使气体于第一流动方向中流动；
真空外罩，所述真空外罩位于所述第一流动方向下游；以及
离子化装置，所述离子化装置经配置以使多个微粒及放置于所述运输带上的所述基板之间的多个电荷中和。
9.如权利要求8所述的平台，其中所述激光扫描装置进一步包括：
激光源；以及
射束整型器，所述射束整型器位于所述激光源与所述多面镜之间。
10.如权利要求9所述的平台，其中所述激光扫描装置进一步包括：
频率倍增器，所述频率倍增器位于所述激光源与所述多面镜之间。
11.如权利要求8所述的平台，其中所述激光扫描装置进一步包括致动器，所述致动器经配置以需求速度转动所述多面镜。
CN201480008785.5A 2013-03-13 2014-01-31 用于太阳能电池的激光烧蚀平台 Expired - Fee Related CN105073333B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201361780657P 2013-03-13 2013-03-13
US61/780,657 2013-03-13
PCT/US2014/014306 WO2014158346A1 (en) 2013-03-13 2014-01-31 Laser ablation platform for solar cells

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105073333A CN105073333A (zh) 2015-11-18
CN105073333B true CN105073333B (zh) 2017-10-31

Family

ID=51624997

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201480008785.5A Expired - Fee Related CN105073333B (zh) 2013-03-13 2014-01-31 用于太阳能电池的激光烧蚀平台

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP2969373A4 (zh)
CN (1) CN105073333B (zh)
TW (1) TWI630970B (zh)
WO (1) WO2014158346A1 (zh)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2940740A1 (en) * 2014-05-02 2015-11-04 Applied Materials, Inc. Edge scan and alignment
KR20170001452A (ko) * 2015-06-26 2017-01-04 주식회사 코윈디에스티 고속 텍스쳐링 방법 및 시스템
JP2017113788A (ja) * 2015-12-24 2017-06-29 株式会社リコー 光加工装置
CN105810769B (zh) * 2016-05-24 2019-02-22 晋能清洁能源科技股份公司 一种背钝化太阳能电池的激光开槽结构
CN106064278B (zh) * 2016-07-11 2018-01-19 长沙理工大学 一种基于局部真空气氛的镀锌钢板激光搭接焊接方法
CN106112280B (zh) * 2016-07-11 2018-03-13 长沙理工大学 一种激光穿孔加工方法
CN106077954B (zh) * 2016-07-11 2018-01-30 长沙理工大学 一种非熔透激光焊接方法
WO2018127295A1 (en) * 2017-01-09 2018-07-12 Applied Materials Italia S.R.L. Apparatus for processing of substrates used in the manufacture of solar cells, system for the manufacture of solar cells, and method for processing of substrates used in the manufacture of solar cells
CN106944745A (zh) * 2017-04-22 2017-07-14 山东拜科通新材料科技有限公司 一种加工大幅面电路的激光加工方法
CN108666374B (zh) * 2018-05-18 2020-03-17 通威太阳能（安徽）有限公司 一种背面钝化矩阵点式激光开槽导电结构
JP6740299B2 (ja) 2018-08-24 2020-08-12 ファナック株式会社 加工条件調整装置及び機械学習装置
CN111618447B (zh) * 2020-05-20 2022-04-01 Tcl华星光电技术有限公司 一种基板双侧激光切割装置及切割方法
DE102022109021A1 (de) * 2022-04-13 2023-10-19 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung eingetragener Verein Verfahren und Vorrichtung zum Ausbilden einer Struktur an einem Werkstück

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7329830B2 (en) * 2005-03-23 2008-02-12 Datacard Corp. High-rate laser marking machine
US7399945B2 (en) * 2002-11-06 2008-07-15 Ultratech, Inc. Method of thermal processing a substrate with direct and redirected reflected radiation
CN101722369A (zh) * 2008-10-18 2010-06-09 江苏扬力数控机床有限公司 一种数控激光切割机的光程调整装置
TW201310691A (zh) * 2011-08-24 2013-03-01 Applied Materials Inc 用於矽太陽能電池製造的高速雷射掃描系統

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6300593B1 (en) * 1999-12-07 2001-10-09 First Solar, Llc Apparatus and method for laser scribing a coated substrate
WO2008053915A1 (fr) * 2006-11-02 2008-05-08 Nabtesco Corporation Système optique de balayage, dispositif de traitement laser et dispositif optique de balayage
JP4085127B1 (ja) * 2007-10-02 2008-05-14 株式会社エムアンドシー 除滓吸引装置
JP2010044272A (ja) * 2008-08-14 2010-02-25 Omron Corp レーザ照射装置
US8038775B2 (en) * 2009-04-24 2011-10-18 Peter Gefter Separating contaminants from gas ions in corona discharge ionizing bars
CN102905839B (zh) * 2010-03-30 2016-03-09 Imra美国公司 基于激光的材料加工装置和方法
WO2012029142A1 (ja) * 2010-09-01 2012-03-08 三菱電機株式会社 レーザ加工装置および基板位置検出方法
CN202129246U (zh) * 2011-05-30 2012-02-01 昆山元崧电子科技有限公司 Pcb板表面除尘及静电消除设备

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7399945B2 (en) * 2002-11-06 2008-07-15 Ultratech, Inc. Method of thermal processing a substrate with direct and redirected reflected radiation
US7329830B2 (en) * 2005-03-23 2008-02-12 Datacard Corp. High-rate laser marking machine
CN101722369A (zh) * 2008-10-18 2010-06-09 江苏扬力数控机床有限公司 一种数控激光切割机的光程调整装置
TW201310691A (zh) * 2011-08-24 2013-03-01 Applied Materials Inc 用於矽太陽能電池製造的高速雷射掃描系統

Also Published As

Publication number Publication date
TW201434569A (zh) 2014-09-16
TWI630970B (zh) 2018-08-01
EP2969373A4 (en) 2016-11-16
WO2014158346A1 (en) 2014-10-02
EP2969373A1 (en) 2016-01-20
CN105073333A (zh) 2015-11-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105073333B (zh) 用于太阳能电池的激光烧蚀平台
CN102245340B (zh) 具有视觉校正及/或追踪的激光加工系统和方法
JP4921322B2 (ja) 走査経路及び合焦状態が安定な多ステーション型レーザアブレーション装置及び光起電デバイス製造システム
KR101892912B1 (ko) 실리콘 태양 전지를 제조하기 위한 고속 레이저 스캐닝 시스템
US6300593B1 (en) Apparatus and method for laser scribing a coated substrate
EP1423229B1 (en) Method and apparatus for laser scribing glass sheet substrate coatings
CN102132378B (zh) 激光材料移除方法和设备
KR20120108724A (ko) 태양전지 셀 생산 방법 및 장치
JP2008129596A (ja) 走査経路及び合焦状態が安定な光走査機構並びにそれを用いたレーザアブレーション装置及び光起電デバイス製造システム
EP2601686A1 (en) Photovoltaic modules having a built-in bypass diode and methods for manufacturing photovoltaic modules having a built-in bypass diode
EP2480342A1 (en) System and method for tracking and removing coating from an edge of a substrate
US20140256068A1 (en) Adjustable laser patterning process to form through-holes in a passivation layer for solar cell fabrication
US20120015471A1 (en) Multiple-path laser edge delete process for thin-film solar modules
CN105161567B (zh) 边缘扫描和对齐
CN102265413B (zh) 具有新的几何形状的太阳能电池芯片及其制造方法
US20110300692A1 (en) Method for dividing a semiconductor film formed on a substrate into plural regions by multiple laser beam irradiation
US20140103580A1 (en) System and method for removing coating from an edge of a substrate
KR20150014555A (ko) 폴리곤미러를 이용한 레이저 가공장치
Saha et al. Advanced Laser Processing towards Solar Cells Fabrication
EP2691978B1 (en) Method and apparatus for forming a straight line projection on a semiconductor substrate

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20171031

Termination date: 20190131

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee