CN117941080A - 用于晶元太阳能电池电接触的系统、用于晶元太阳能电池的内联生产设施和制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于晶元太阳能电池(W)正面电极电接触的系统，所述系统包括：‑用于与晶元太阳能电池的正面电极电接触的上接触装置(1)，‑用于与晶元太阳能电池的背面电极电接触的下接触装置(2)，以及‑用于向晶元太阳能电池施加特定电压并调节上接触装置和下接触装置之间电流的电压源。上接触装置和下接触装置设计为用于在接触晶元太阳能电池的同时沿着晶元太阳能电池内联生产线的内联输送方向(i)机械输送晶元太阳能电池。此外，本发明还涉及带有所述系统的晶元太阳能电池内联生产设施，以及使用所述系统或所述内联生产设施的晶元太阳能电池制造方法。

Description

用于晶元太阳能电池电接触的系统、用于晶元太阳能电池的 内联生产设施和制造方法

技术领域

本发明涉及一种用于晶元太阳能电池电接触的系统、用于晶元太阳能电池的内联生产设施和制造方法。特别是，本发明涉及一种设计为用于晶元太阳能电池正面电极和背面电极进行电接触的系统、一种具有该系统的内联生产设施和一种使用该系统或内联生产设施制造晶元太阳能电池的制造方法。

背景技术

这样的系统从DE102016009560A1可知。它具有上接触装置，用于与晶元太阳能电池的正面电极电接触；下接触装置，用于与晶元太阳能电池的背面电极电接触；还有电压源，用于向晶元太阳能电池施加特定的电压、并调节上接触装置和下接触装置之间的电流。该系统适用于静态接触的晶元太阳能电池，通过单个辊子或电刷沿着固定不动的晶元太阳能电池进行引导，从而向晶元太阳能电池施加电压。此外，在施加电压时，点光源引导至晶元太阳能电池的正面，以产生光感应电流。这一方法称为LECO(激光增强电池优化)，因为它改善了晶元太阳能电池正面电极与下层半导体材料之间的电接触。

发明内容

因此，本发明的任务是提供一种系统、内联生产设施和制造方法，用以改进晶元太阳能电池的电接触。

根据本发明，具有权利要求1所述特征的系统、具有权利要求11所述特征的内联生产设施和具有权利要求12所述特征的制造方法以解决所述问题。本发明具有优势的调整方案和改进方案在从属权利要求中具体说明。

根据本发明，上接触装置和下接触装置的设计和配置是为了，在接触过程中沿着晶元太阳能电池内联生产设施的内联输送方向机械输送晶元太阳能电池。

本发明的基本思想是，通过接触装置两面输送带有正面电极和背面电极的晶元太阳能电池，所述接触装置由电压源施以相反极性的电压。上接触装置和下接触装置设计为用于不间断地共同输送晶元太阳能电池，晶元太阳能电池的正面和背面都有电极形式的金属接触部。因此，上接触装置和下接触装置与晶元太阳能电池之间的接触发生在晶元太阳能电池移动时，这样晶元太阳能电池就会从其正面和背面与接触装置电接触。上接触装置和下接触装置固定集成在系统中。利用半导体技术，电压源用于将晶元太阳能电池带入预定状态。电压源优选设为对上接触装置和下接触装置施加电压，并向接触的晶元太阳能电池施加特定的电压。这样，就可以控制上接触装置和下接触装置之间的电流，从而调节流经晶元太阳能电池的电流。

因此，该系统可用于优化正面和背面电极形式的晶元太阳能电池接触部和/或用于检测晶元太阳能电池。该系统优选用于对晶元太阳能电池接触部进行优化。晶元太阳能电池的正面是晶元太阳能电池在使用时被光(通常是太阳光)照射的一面，而背面是在运行期间背对光照的一面。所述正面电极优选为丝网印刷的指状接触电极。

电压源的极性优选在0V至50V的范围内可调，特别优选在10V至25V的范围内可调。

接触装置对晶元太阳能电池施加的接触压力优选为，在与晶元太阳能电池保持良好电接触的情况下不对敏感的半导体晶元材料造成机械损伤。

在一个有利的实施例中，下接触装置以与晶元太阳能电池一样的速度沿着内联输送方向快速移动，并设计成输送带装置。输送带装置可以有单条或多条输送带。输送带装置优选为单条真空输送带装置或多条真空输送带装置。另外，下接触装置也可以有一个或多个卡盘。

优选从垂直于内联输送方向的视角看，沿内联输送方向,上接触装置具有至少一个上接触元件，所述上接触元件设计为带有接触圆周的辊子或滚筒，其中，所述接触圆周在晶元太阳能电池的正面电极上滚动的切向速度与晶元太阳能电池沿内联输送方向移动的速度一致。这样就可以在上接触元件之间设置一个装置，该装置设计为用于与输送的晶元太阳能电池正面相互作用。

在一个优选的实施例中，从垂直于内联输送方向的视角看，沿内联输送方向，上接触装置具有至少一个上接触元件，所述上接触元件设计为具有接触圆周的辊子或滚筒，其中，接触圆周在晶元太阳能电池正面电极上滚动的切向速度与晶元太阳能电池沿内联输送方向的移动速度一致，并且，从垂直于内联输送方向的视角看，沿内联输送方向，所述下接触装置具有至少一个下接触元件，所述下接触元件设计为具有接触圆周的辊子或滚筒，其中，所述接触圆周在晶元太阳能电池背面电极上滚动的切向速度与晶元太阳能电池沿内联输送方向的移动速度一致。因此，在本实施例中，至少一个上接触元件和至少一个下接触元件都各自设计成辊子或滚筒。例如，上接触元件和/或下接触元件可以由金属(如钢)和/或导电聚合物(优选软性聚合物)制成。

在一个优选的实施例中，上接触元件或多个上接触元件以及所述下接触元件或多个下接触元件从垂直于内联输送方向的视角看，彼此相对地成对排列。

优选地，上接触元件和相对的下接触元件各接触圆周间的接触间距略小于或等于晶元太阳能电池的厚度。上接触元件和下接触元件的机械安装设计为，当晶元太阳能电池卷入接触元件之间时，接触元件之间的距离可与晶元太阳能电池的厚度相适应。或者，接触元件采用的材料可以具有足够的弹性，以确保在晶元太阳能电池卷入时正面电极和背面电极之间的电接触。

在没有晶元太阳能电池的情况下，相对的接触元件之间优选为留有间隙，以确保上接触元件和下接触元件不会通过机械接触而产生电接触。这样可以防止极性相反的接触元件之间发生短路。可以根据输送的晶元太阳能电池的厚度，预先确定和/或可调节上接触元件与相对的下接触元件之间的间隙。例如，可以将接触元件的机械结构设计为可调节降低的形式，这样，当晶元太阳能电池位于上接触元件下方时，上接触元件就可以立即降低以接触晶元太阳能电池。从而，可以防止晶元太阳能电池的边缘受损。另外，也可以通过弹簧、配重、柔性层、伺服系统等方式，实现上接触元件和/或下接触元件的可变压力。

上接触元件和相对的下接触元件之间的接触间距由电绝缘的间隔部件形成，所述间隔部件设置在各接触元件上，沿各接触元件的旋转轴线观察，所述间隔部件在轴向上与上接触元件的接触圆周和/或下接触元件相邻。例如，电绝缘的间隔部件由塑料或橡胶等材料制成。至少将上接触元件或下接触元件的接触面设置为具有导电性，所述接触面在运转时与被输送的晶元太阳能电池进行接触。所述上接触元件或下接触元件可以由金属制成，并在间隔部件上覆有塑料或橡胶。或者，上接触元件或下接触元件可以由塑料或橡胶制成，并在间隔部件上覆有金属层。

在一个优选的实施例中，从垂直于内联输送方向的视角看，与所述上接触元件相对的下接触装置具有下输送元件，所述下输送元件为带有与电绝缘的接触圆周的辊子或滚筒，并且与下接触元件相对的上接触装置具有上输送元件，所述上输送元件为带有与电绝缘的接触圆周的辊子或滚筒。这种布置可用于确保在系统运行期间，彼此成对的接触元件之间不会发生短路。例如，可以通过用塑料或橡胶制成的输送元件来实现电绝缘。

如果上接触装置有多个上接触元件和/或多个上输送元件，则上接触元件优选沿着内联输送方向彼此并排布置。下接触装置及其多个下接触元件和/或多个下输送元件也是如此。优选将上接触元件和上输送元件沿内联输送方向并排布置，并将下接触元件和下输送元件沿内联输送方向并排布置，以使上下彼此相对地成对排列。例如，上接触装置具有并排布置的四个上输送元件、两个具有正极性的上接触元件和四个按特定顺序并排布置的上输送元件，而下接触装置具有三个下输送元件、一个具有负极性的下接触元件、两个下输送元件、一个具有负极性的下接触元件和三个按特定顺序并排布置的下输送元件。成对排列的输送元件用于将晶元太阳能电池送入和送出至具有上和下接触元件的区域，电接触是在该区域内进行的。

上接触装置和下接触装置优选为沿内联输送方向至少具有两个上接触元件和至少两个下接触元件，所述接触元件沿内联输送方向的间距小于所处理的晶元太阳能电池的尺寸。这样可确保通过两对接触元件输送晶元太阳能电池。

在一个有利的实施例中，该系统具有激光装置，所述激光装置在晶元太阳能电池的正面横向于内联输送方向移动或投射光束。通过电压源对上接触装置和下接触装置施加电压后，可吸取激光诱导的电荷载流子对。金属电极上的局部高电流密度改善了半导体材料与金属电极之间的电接触。

激光装置的设置和设计优选为可将激光处理过程耦合到上接触元件和正面可能具有的输送元件之间。激光装置优选设为扫描激光器，以产生较大的光电流。激光装置的移动或投射优选为能使激光装置产生的光电流流过正面电极、至少一个上接触元件和至少一个下接触元件，从而改善其间的接触。激光装置优选为在横向垂直于内联输送方向上移动，优选为平行于辊子或滚筒形式的上接触元件的纵向延伸方向。激光扫描速度优选为自动适应晶元太阳能电池内联输送方向上的输送速度。

优选地，在内联输送方向上，上接触元件和下接触元件成对地设置在激光装置的前后，使得当晶元太阳能电池通过时，接触元件中至少有一对与晶元太阳能电池接触以引出电流。当这些成对排列的导电接触元件接触晶元太阳能电池时，可作为激光装置和可能配有的激光保护装置的探测器。在输送晶元太阳能电池的情况下，可以通过电压测量来识别晶元太阳能电池的正反两面是否存在电接触，从而精确定位。特别是，可以根据上下接触元件的电位变化来确定晶元太阳能电池的位置。该系统优选包含电压测量装置，用于测量极性相反的接触元件之间的电位。或者，该系统优选具有探测装置，用于通过光学探测(例如光栅)识别晶元太阳能电池的位置。因此，上下接触元件可用作为激光保护装置的快门信号装置。

本发明还涉及一种具有以上实施例之一或以上多个实施例所述系统并用于晶元太阳能电池的内联生产设施。除上述系统外，该内联生产设施还有多个工作站点，用于从半导体晶元或晶元太阳能电池半成品开始生产晶元太阳能电池。

此外，本发明还涉及一种使用根据上述一个或多个实施例所述的系统、或使用根据上述一个或多个实施例所述的内联生产设施制造晶元太阳能电池的方法，其中，晶元太阳能电池沿内联输送方向的内联输送速度为0.1至60m/min，优选为3至20m/min，特别优选为6至20m/min。

附图说明

下面结合附图，通过实施例对本发明进行说明。附图为示意图，未按比例绘制：

图1是根据第一实施例的系统在运行时的剖面示意图；

图2是根据第二实施例的系统在运行时的透视示意图；

图3、图4是根据第三实施例的系统在运行时的剖面示意图；

图5、图6是根据第四实施例的系统在运行时，其中一对接触元件10、20的辊子之侧视示意图；和

图7是根据第五实施例的系统在运行时的剖面示意图。

具体实施方式

图1显示了根据第一实施例所述的系统在运行中的剖面示意图(未按比例)。该系统设计为用于将晶元太阳能电池W与正面电极(未显示)和背面电极(未显示)进行电接触。该系统具有用于与晶元太阳能电池W的正面电极电接触的上接触装置1、用于与晶元太阳能电池W的背面电极电接触的下接触装置2以及用于向晶元太阳能电池施加特定电压并调节上接触装置1和下接触装置2之间电流的电压源。上接触装置1和下接触装置2的设计和设置是为了在接触过程中将晶元太阳能电池W沿着内联输送方向i作为生产段机械输送到晶元太阳能电池W的内联生产线(未显示)。

在系统运行过程中，下接触装置2与晶元太阳能电池W沿着内联输送方向i移动的速度一致。下接触装置设计为带有下接触元件20的输送带装置。从垂直于内联输送方向i的视角看，沿内联输送方向i，所述上接触装置1具有多个上接触元件10，每个上接触元件10设计为具有接触圆周的辊子或滚筒，其中，当晶元太阳能电池W沿着内联输送方向i移动时，接触圆周在晶元太阳能电池W的正面电极上滚动的切向速度与晶元太阳能电池W沿内联输送方向i移动的速度一致。下接触元件20和上接触元件10在工作时极性相反。此外，上接触装置1还具有与下接触元件20相对的多个上输送元件11，每个上输送元件11均为辊子或滚筒的形式，具有电绝缘的接触圆周。上接触元件10和上输送元件11各自沿箭头所示的旋转方向顺时针旋转。下接触装置2具有将下接触元件20集成到其中的电绝缘区域。该系统还具有激光装置4，用于在晶元太阳能电池W的正面横向于内联输送方向i移动或投射光束。

此外，该系统还具有带电压源的馈电装置3，所述馈电装置与上接触元件10和下接触元件20一起形成电路。在沿内联输送方向i排序的第一个上接触元件10和下接触元件20之间的电路闭合后的预设时间窗口内，可以控制激光装置4，使所述激光装置与在其下方输送的晶元太阳能电池相互作用。预设的时间窗口可通过沿内联输送方向i的输送速度和晶元太阳能电池的尺寸来计算。

图2显示了根据第二实施例所述的系统在运行时的透视示意图。该系统设计为用于将晶元太阳能电池W与正面电极(此处以多条水平线的形式表示)和背面电极(未显示)进行电接触。该系统具有上接触装置1，用于与晶元太阳能电池W的正面电极电接触；下接触装置2，用于与晶元太阳能电池W的背面电极电接触；以及电压源(未显示)，用于向晶元太阳能电池施加特定的电压并调节上接触装置1和下接触装置2之间的电流。上接触装置1和下接触装置2的设计和设置是为了在接触过程中，将晶元太阳能电池W沿着晶元太阳能电池W内联生产线的内联输送方向i进行机械输送。

从垂直于内联输送方向i的视角看，沿内联输送方向i，所述上接触装置1具有多个上接触元件10，每个上接触元件10都设计为具有接触圆周的辊子或滚筒，接触圆周在晶元太阳能电池W的正面电极上滚动的切向速度与晶元太阳能电池W沿内联输送方向i移动的速度一致。从垂直于内联输送方向i的视角看，沿内联输送方向i，所述下接触装置2同样具有多个下接触元件20，每个所述下接触元件20都设计为具有接触圆周的辊子或滚筒，其中，接触圆周在晶元太阳能电池W的背面电极上滚动的切向速度与晶元太阳能电池W沿内联输送方向i移动的速度一致。下接触元件20和上接触元件10在工作时极性相反。上接触装置1在每个下接触元件20的对面都有一个上输送元件11，其形式为具有电绝缘接触圆周的辊子或滚筒，因此以垂直于内联输送方向i的视角看，这些元件彼此相对地成对排列。下接触装置2还具有与每个上接触元件10相对的下输送元件21，其形式为具有电绝缘接触圆周的辊子或滚筒，因此以垂直于内联输送方向i的视角看，这些元件彼此相对地成对排列。上接触装置1和下接触装置2分别各有一个输送元件11、21，其形式为具有电绝缘接触圆周的辊子或滚筒，以垂直于内联输送方向i的视角看，这些元件彼此相对地成对排列。

该系统还具有激光装置4，用于在晶元太阳能电池W的正面横向于内联输送方向i移动或投射光束。

图3和图4显示了根据第三实施例的系统在运行中的截面图(未按比例绘制)。图3、图4所示系统与图2所示系统相对应，不同之处在于输送元件11、21的数量不同。通过上下接触元件10、20和输送元件11、21，晶元太阳能电池W沿着内联输送方向i移动。本实施例中所示的一对接触元件20、10和相关输送元件21、11在没有晶元太阳能电池的情况下机械地上下叠置。当在接触元件20、10和相关输送元件21、11之间输送晶元太阳能电池时，相关旋转轴之间的距离会增大，以便输送晶元太阳能电池。在附图中，晶元太阳能电池的厚度与辊形接触元件20、10和输送元件21、11的直径相比，其绘制比例远大于实际。通常，加工成太阳能电池的半导体晶元的厚度小于200μm。

图5和图6分别示意性地显示了根据第四个实施例的系统在运行时的一对接触元件10和20的辊子之侧视图(未按比例绘制)。图5所示系统与图3、图4所示系统相对应，不同之处在于，从垂直于内联输送方向i的视角看，所述上接触元件10或多个上接触元件10以及所述下接触元件20或多个下接触元件20彼此相对地成对排列。因此，上接触元件10和相对的下接触元件20之间的接触间距是通过电绝缘的间隔部件100、200实现的。所述间隔部件设置在每个接触元件10、20上，沿相应接触元件10、20的旋转轴观察，所述间隔部件在轴向上与上接触元件10的接触圆周和/或下接触元件20相邻。在图5中，上接触元件10和下接触元件20未输送晶元太阳能电池，而在图6中输送晶元太阳能电池W。

图7显示了根据第五个实施例的系统在运行中的剖面示意图(未按比例绘制)。图7所示的系统与图3、图4所示的系统相对应，不同之处在于，从垂直于内联输送方向i的视角看，上接触元件10和下接触元件20彼此相对地成对排列，而上和下输送元件11、21彼此相对地成对排列。

此外，该系统也有一个如同图1具备相同功能的馈电装置3。

附图标记序列

W 晶元太阳能电池

i 内联输送方向

1 上接触装置

10 上接触元件

100 间隔部分

11 上输送元件

2 下接触装置

20 下接触元件

200 间隔部件

21 下输送元件

3 馈电装置

31 开关

4 激光装置

Claims (12)

1.用于晶元太阳能电池(W)正面电极和背面电极电接触的系统，该系统包括：

-上接触装置(1)，用于与晶元太阳能电池(W)的正面电极电接触，

-下接触装置(2)，用于与晶元太阳能电池(W)的背面电极电接触，和

-电压源，用于向晶元太阳能电池(W)施加特定电压并调节上接触装置(1)和下接触装置(2)之间的电流，

其特征在于，上接触装置(1)和下接触装置(2)设计和设置为在接触过程中沿晶元太阳能电池内联生产设施的内联输送方向(i)机械输送晶元太阳能电池(W)。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述下接触装置(2)沿内联输送方向(i)的移动速度与晶元太阳能电池(W)的移动速度一致，且设为输送带装置。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，从垂直于内联输送方向(i)的视角看，沿内联输送方向(i)，所述上接触装置(1)具有至少一个上接触元件(10)，所述上接触元件设计为带有接触圆周的辊子或滚筒，其中，所述接触圆周在晶元太阳能电池(W)的正面电极上滚动的切向速度与晶元太阳能电池(W)沿内联输送方向(i)移动的速度一致。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，从垂直于内联输送方向(i)的视角看，沿内联输送方向(i)，所述上接触装置(1)具有至少一个上接触元件(10)，所述上接触元件设计为带有接触圆周的辊子或滚筒，其中，所述接触圆周在晶元太阳能电池(W)的正面电极上滚动的切向速度与晶元太阳能电池(W)沿内联输送方向(i)移动的速度一致，并且从垂直于内联输送方向(i)的视角看，沿内联输送方向(i)，所述下接触装置(2)具有至少一个下接触元件(20)，所述下接触元件(20)设计为带有接触圆周的辊子或滚筒，其中，所述接触圆周在晶元太阳能电池(W)的背面电极上滚动的切向速度与晶元太阳能电池(W)沿内联输送方向(i)移动的速度一致。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，从垂直于内联输送方向(i)上看，所述上接触元件(10)或多个上接触元件(10)以及所述下接触元件(20)或多个下接触元件(20)彼此相对地成对排列。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述上接触元件(10)和相对的下接触元件(20)在各自接触圆周上的接触间距小于或等于晶元太阳能电池(W)的厚度。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，上接触元件(10)和相对的下接触无件(20)之间的接触间距由电绝缘的间隔部件(100，200)实现，所述间隔部件设置在每个接触元件(10，20)上，沿各接触元件(10，20)的旋转轴线观察，所述间隔部件在轴向上与上接触元件(10)的接触圆周和/或下接触元件(20)相邻。

8.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，从垂直于内联输送方向(i)的视角看，与所述上接触元件(10)相对的下接触装置(2)具有下输送元件(21)，所述下输送元件为带有与电绝缘的接触圆周的辊子或滚筒，并且，与下接触元件(20)相对的上接触装置(1)具有上输送元件(11)，所述上输送元件为带有与电绝缘的接触圆周的辊子或滚筒。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述上接触装置(1)和下接触装置(2)沿内联输送方向(i)具有至少两个上接触元件(10)和至少两个下接触元件(20)，接触元件沿内联输送方向(i)的间距小于所处理的晶元太阳能电池(W)的尺寸。

10.根据前述权利要求任一所述的系统，其特征在于，该系统具有激光装置(4)，该激光装置在晶圆太阳能电池的正面横向于内联输送方向(i)移动或投射光束。

11.用于晶元太阳能电池(W)的内联生产设施，包括根据前述权利要求中任一项所述的系统。

12.使用根据权利要求1至10任一所述的系统或根据权利要求11所述的内联生产设施制造晶元太阳能电池(W)的方法，其特征在于，所述晶元太阳能电池(W)沿内联输送方向(i)的内联输送速度为0.1至60m/min，优选为3至20m/min，特别优选为6至20m/min。