DE112008003942T5

DE112008003942T5 - Device and method for coating edges of non-circular solar cell substrates

Info

Publication number: DE112008003942T5
Application number: DE112008003942T
Authority: DE
Inventors: Neil Santa Cruz Kaminar; Michael J. Sunnyvale Cudzinovic; Enrique Garcia; Emmanuel Abas; Luca Gilroy Pavani
Original assignee: SunPower Corp
Current assignee: SunPower Corp
Priority date: 2008-07-21
Filing date: 2008-07-21
Publication date: 2011-06-09
Also published as: JP2011528618A; KR20110043690A; AU2008359693A1; JP5329664B2; KR101555081B1; WO2010011200A1

Abstract

Vorrichtung zum Beschichten einer Kante eines nicht-kreisförmigen Solarzellensubstrats, wobei die Vorrichtung umfasst:
eine Auftrageeinrichtung mit einem vertieften Teil zum Aufnehmen eines Kante des nicht-kreisförmigen Solarzellensubstrats, wobei die Auftrageeinrichtung konfiguriert ist, um gegen die Kante des Substrats in dem vertieften Teil gedrückt zu werden, um ein Beschichtungsmaterial auf die Kante des Substrats aufzutragen,
eine Substrathalterung, die konfiguriert ist, um das Substrat zu halten und zu drehen, und
einen Schlittenmechanismus, der konfiguriert ist, um die Auftrageeinrichtung zu halten und die Auftrageeinrichtung relativ zu dem Substrat zu bewegen.Apparatus for coating an edge of a non-circular solar cell substrate, the apparatus comprising:
an applicator having a recessed portion for receiving an edge of the non-circular solar cell substrate, wherein the applicator is configured to be pressed against the edge of the substrate in the recessed portion to apply a coating material to the edge of the substrate;
a substrate holder configured to hold and rotate the substrate, and
a carriage mechanism configured to hold the applicator and to move the applicator relative to the substrate.

Description

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

1. Erfindungsfeld1. field of invention

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Solarzellen und insbesondere, aber nicht ausschließlich Verfahren und Werkzeuge zum Herstellen von Solarzellen.The present invention relates generally to solar cells, and more particularly but not exclusively to methods and tools for making solar cells.

2. Stand der Technik2. State of the art

Solarzellen sind bekannte Einrichtungen zum Wandeln von Sonnenstrahlen zu elektrischer Energie. Solarzellen können auf einem Halbleiterwafer unter Verwendung einer Halbleiter-Verarbeitungstechnik hergestellt werden. Eine Solarzelle umfasst Diffusionsbereiche des P-Typs und des N-Typs. Eine auf die Solarzelle einfallende Sonnenstrahlung erzeugt Elektroden und Löcher, die zu den Diffusionsbereichen wandern und Spannungsdifferentiale zwischen den Diffusionsbereichen erzeugen. In einer Solarzelle mit rückseitigen Kontakten befinden sich die Diffusionsbereiche und die damit verbundenen Metallkontaktfinger auf der Rückseite der Solarzelle. Die Kontaktfinger ermöglichen, dass ein externer Stromkreis mit der Solarzelle verbunden und durch dieselbe mit Strom versorgt wird.Solar cells are known devices for converting solar radiation into electrical energy. Solar cells can be fabricated on a semiconductor wafer using a semiconductor processing technique. A solar cell includes P-type and N-type diffusion regions. Solar radiation incident on the solar cell produces electrodes and holes which migrate to the diffusion regions and create voltage differentials between the diffusion regions. In a solar cell with back-side contacts, the diffusion regions and the associated metal contact fingers are on the back of the solar cell. The contact fingers allow an external circuit to be connected to and powered by the solar cell.

Eine Kante der Solarzelle kann mit einem Dielektrikum beschichtet werden, um eine elektrische Isolation vorzusehen und ein Ablagern oder Wachsen von Metall an dem Substratumfang zu verhindern. Die vorliegende Erfindung betrifft Vorrichtungen und Verfahren zum Beschichten von Kanten von Solarzellen-Substraten für die Massenproduktion.An edge of the solar cell may be coated with a dielectric to provide electrical isolation and prevent deposition or growth of metal on the substrate periphery. The present invention relates to apparatus and methods for coating edges of solar cell substrates for mass production.

ZusammenfassungSummary

Eine Kantenbeschichtungsvorrichtung ist kofiguriert, um ein Beschichtungsmaterial auf eine Kante eines nicht-kreisförmigen Solarzellensubstrats aufzutragen. Das Substrat wird auf einer drehbaren Substrathalterung angebracht, die die Form eines zum Halten und Drehen des Substrats konfigurierten Futters aufweist. Ein Beschichtungsmaterialspender umfasst eine Auftrageeinrichtung in der Form einer Rolle, die einen rillenförmigen Vertiefungsteil aufweist. Während der Kantenbeschichtung wird die Rolle derart positioniert, dass die Kante des Substrats in der Rille aufgenommen wird. Eine gerändelte Fläche des Rolle kontaktiert die Kante des Substrats, um ein Beschichtungsmaterial auf die Kante des Substrats aufzutragen. Ein Motor dreht das Futter über einen Riemen und eine Welle, um das Substrat für die Kantenbeschichtung zu drehen.An edge coater is configured to apply a coating material to an edge of a non-circular solar cell substrate. The substrate is mounted on a rotatable substrate holder which is in the form of a chuck configured to hold and rotate the substrate. A coating material dispenser comprises an applicator in the form of a roller having a groove-shaped recess portion. During edge coating, the roll is positioned so that the edge of the substrate is received in the groove. A knurled surface of the roll contacts the edge of the substrate to apply a coating material to the edge of the substrate. A motor turns the chuck over a belt and a shaft to rotate the substrate for the edge coating.

Diese und andere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden für den Fachmann durch die folgende Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen und Ansprüche verdeutlicht.These and other features of the present invention will become apparent to those skilled in the art from the following description with reference to the accompanying drawings and claims.

Kurzbeschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

1A und 1B sind eine schematische Draufsicht und eine schematische Seitenansicht eines Kantenbeschichtungswerkzeugs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 1A and 1B FIG. 12 is a schematic plan view and a schematic side view of an edge coating tool according to an embodiment of the present invention. FIG.

2A ist eine schematische Ansicht eines Kantenbeschichtungswerkzeugs gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 2A FIG. 12 is a schematic view of an edge coating tool according to another embodiment of the present invention. FIG.

2B zeigt ein nicht-kreisförmiges Substrat, das in einer Rille einer Rolle in dem Kantenbeschichtungswerkzeug von 2A aufgenommen ist. 2 B shows a non-circular substrate that is in a groove of a roll in the edge coating tool of 2A is included.

3 umfasst 3A, 3B und 3C und zeigt ein Kantenbeschichtungswerkzeug zum Beschichten einer Kante eines Solarzellensubstrats gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 3 includes 3A . 3B and 3C and shows an edge coating tool for coating an edge of a solar cell substrate according to an embodiment of the present invention.

4A und 4B sind eine Seitenansicht und eine seitliche Querschnittansicht eines Beschichtungsmaterialspenders gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 4A and 4B FIG. 4 is a side view and a side cross-sectional view of a coating material dispenser according to one embodiment of the present invention. FIG.

5 ist eine Explosionsansicht des Beschichtungsmaterialspenders von 4A und 4B. 5 is an exploded view of the coating material dispenser of 4A and 4B ,

6A und 6B sind schematische Ansichten, die das Betriebsprinzip eines Hauptzylinders für einen Beschichtungsmaterialspender gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen. 6A and 6B 10 are schematic views showing the operation principle of a master cylinder for a coating material dispenser according to an embodiment of the present invention.

7A, 7B, 7C und 7D zeigen Merkmale des Beschichtungsmaterialspenders von 5 zum Steuern einer gleichmäßigen Breite und Dicke des auf einer Substratkante aufgetragenen Beschichtungsmaterials gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 7A . 7B . 7C and 7D show features of the coating material dispenser of 5 for controlling a uniform width and thickness of the coating material applied to a substrate edge according to an embodiment of the present invention.

In den Zeichnungen werden durchgehend gleiche Bezugszeichen verwendet, um identische oder einander entsprechende Komponenten anzugeben.Throughout the drawings, like reference numerals are used to indicate identical or corresponding components.

Ausführliche BeschreibungDetailed description

Im Folgenden werden zahlreiche Details wie etwa beispielhafte Vorrichtungen, Komponenten und Verfahren beschreiben, um verschiedene Ausführungsformen der Erfindung zu verdeutlichen. Dem Fachmann sollte jedoch deutlich sein, dass die Erfindung auch ohne eines oder mehrere der hier beschriebenen Details realisiert werden kann. Außerdem werden wohlbekannte Details nicht beschrieben, sondern werden nur die unterscheidenden Aspekte der Erfindung betont.Hereinafter, numerous details such as exemplary devices, components, and methods will be described to illustrate various embodiments of the invention. However, it should be apparent to those skilled in the art that the invention can be practiced without one or more of the details described herein. In addition, well-known details are not described, but only the distinguishing aspects of the invention are emphasized.

1A und 1B sind eine schematische Draufsicht und eine schematische Seitenansicht eines Kantenbeschichtungswerkzeugs 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In dem Beispiel von 1A und 1B umfasst das Kantenbeschichtungswerkzeug 100 einen Beschichtungsmaterialspender 110 zum Auftragen eines Beschichtungsmaterials auf eine Kante eines nicht-kreisförmigen Sonnenzellensubstrats 101, das ein Halbleiterwafer sein kann und durch ein Vakuumfutter 102 (1B) gehalten wird. Der Spender 110 umfasst eine Trommel 113 mit einem Tintenkolben 114 und einer Rolle 112. Die Trommel 113 dreht sich auf einer federgeladenen Drehachse 111, sodass sie einen Druck gegen die Waferkanten aufrechterhalten kann. Ein Bediener führt den Spender 110 manuell, um harte Kollisionen mit dem Substrat 101 zu vermeiden, und aktiviert den Kolben 114 manuell, um Tinte auf die Rolle 112 auszugeben, die die Tinte dann als Beschichtung auf eine Kante des Substrats aufträgt. Das Substrat 101 wird auf dem Futter 102 gedreht, sodass der gesamte Kantenumfang des Substrats 101 mit dem Beschichtungsmaterial beschichtet wird. Das Werkzeug 100 erfüllt seinen Zweck zufriedenstellend, weist aber verschiedene Nachteile wie etwa die vorwiegend manuelle Bedienung und eine unzureichende Kontrolle beim Auftragen des Beschichtungsmaterials auf der Substratkante auf. 1A and 1B FIG. 4 is a schematic plan view and a schematic side view of an edge coating tool. FIG 100 according to an embodiment of the present invention. In the example of 1A and 1B includes the edge coating tool 100 a coating material dispenser 110 for applying a coating material to an edge of a non-circular solar cell substrate 101 which may be a semiconductor wafer and by a vacuum chuck 102 ( 1B ) is held. The donor 110 includes a drum 113 with an ink piston 114 and a role 112 , The drum 113 turns on a spring-loaded axis of rotation 111 so she can maintain pressure against the wafer edges. An operator guides the dispenser 110 manually to hard collisions with the substrate 101 to avoid and activates the piston 114 manually to ink on the roll 112 which then applies the ink as a coating on an edge of the substrate. The substrate 101 will be on the feed 102 rotated so that the entire edge circumference of the substrate 101 is coated with the coating material. The tool 100 fulfills its purpose satisfactorily, but has various disadvantages such as the predominantly manual operation and insufficient control in applying the coating material to the substrate edge.

2A ist eine schematische Ansicht, die ein Kantenbeschichtungswerkzeug 200 zum Beschichten einer Kante eines Solarzellensubstrats gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. In dem Beispiel von 2A umfasst das Kantenbeschichtungswerkzeug 200 einen Beschichtungsmaterialspender 308 mit einer Auftrageeinrichtung in der Form einer Rolle 309. Die Rolle 309 weist wie in der Seitenansicht von 2B gezeigt einen vertieften Teil in der Form einer Rille 310 auf. 2B zeigt auch ein nicht-kreisförmiges Substrat 371, das während der Kantenbeschichtung in der Rille 310 aufgenommen wird, und eine Düse 311 zum Zuführen von Beschichtungsmaterial zu der Rille 310, damit das Beschichtungsmaterial auf der Kante des Substrats 371 aufgetragen werden kann. Das Substrat 371 kann ein Halbleiterwafer mit zum Beispiel einer pseudoquadratischen Form sein. 2A is a schematic view showing an edge coating tool 200 for coating an edge of a solar cell substrate according to an embodiment of the present invention. In the example of 2A includes the edge coating tool 200 a coating material dispenser 308 with an applicator in the form of a roll 309 , The role 309 has as in the side view of 2 B shown a recessed part in the form of a groove 310 on. 2 B also shows a non-circular substrate 371 that during the edge coating in the groove 310 is recorded, and a nozzle 311 for supplying coating material to the groove 310 so that the coating material on the edge of the substrate 371 can be applied. The substrate 371 may be a semiconductor wafer having, for example, a pseudo-square shape.

Wie in 2A gezeigt, umfasst ein Beschichtungsmaterial-Zuführsystem 150 eine Patrone 153, die das Beschichtungsmaterial enthält, das eine unter Wärme oder UV-Licht aushärtende Tinte sein kann. Während des Betriebs wird der Kolben 151 eingestellt, um das Beschichtungsmaterial aus der Kammer 154 der Patrone 153 über ein Zuführrohr 152 zu der Düse 311 zu drücken. Aus der Düse 311 fließt das Beschichtungsmaterial zu der Rille 310, um auf der Kante des in der Rille 310 aufgenommenen Substrats 371 aufgetragen zu werden (siehe 2B). Die Rille 310 wird gegen die Kante des Substrats 371 gedrückt, um die Kante aufzunehmen und das Beschichtungsmaterial auf derselben aufzutragen. Das Werkzeug 200 ist eine kontaktierende Kantenbeschichtungseinrichtung, weil die Rolle 309 das Substrat 371 physikalisch kontaktiert, um ein Beschichtungsmaterial auf der Kante des Substrats 371 aufzutragen. Das Substrat 371 wird auf einer drehbaren Substrathalterung in der Form eines Futters 303 gehalten. Das Futter 303 kann das Substrat 371 etwa durch eine Vakuumkraft halten. Das Substrat 371 dreht sich mit dem Futter 303, damit das Beschichtungsmaterial auf der gesamten Umfangskante des Substrats 371 aufgetragen wird.As in 2A includes a coating material delivery system 150 a cartridge 153 containing the coating material, which may be a thermosetting or ultraviolet curable ink. During operation, the piston becomes 151 adjusted to the coating material from the chamber 154 the cartridge 153 via a feed tube 152 to the nozzle 311 to press. Out of the nozzle 311 the coating material flows to the groove 310 to get on the edge of the groove 310 recorded substrate 371 to be applied (see 2 B ). The groove 310 is against the edge of the substrate 371 pressed to pick up the edge and apply the coating material on top of it. The tool 200 is a contacting edge coating device because of the role 309 the substrate 371 physically contacted to a coating material on the edge of the substrate 371 apply. The substrate 371 is on a rotatable substrate holder in the form of a feed 303 held. The food 303 can the substrate 371 hold by a vacuum force. The substrate 371 turns with the food 303 so that the coating material on the entire peripheral edge of the substrate 371 is applied.

3 umfasst 3A, 3B und 3C und zeigt ein Kantenbeschichtungswerkzeug 300 zum Beschichten einer Kante eines Solarzellensubstrats gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Werkzeug 300 ist eine besondere Ausführungsform des Werkzeugs 200. 3 includes 3A . 3B and 3C and shows an edge coating tool 300 for coating an edge of a solar cell substrate according to an embodiment of the present invention. The tool 300 is a particular embodiment of the tool 200 ,

3A ist eine perspektivische Ansicht des Kantenbeschichtungswerkzeugs 300. Das Werkzeug 300 ist konfiguriert, um ein Beschichtungsmaterial auf der Kante des nicht-kreisförmigen Solarzellensubstrats 371 aufzutragen. Das Werkzeug 300 kann den Beschichtungsmaterialspender 308 mit einer Auftrageeinrichtung in der Form der Rolle 309 enthalten. Wie in dem Werkzeug 200 umfasst die Rolle 309 einen vertieften Teil in der Form der Rille 310, um die Kante des Substrats 371 aufzunehmen und zu beschichten (siehe 2B). Eine Substrathalterung in der Form des drehbaren Futters 303 hält das Substrat 371. Ein Vakuumsystem 304 direkt unter dem Futter 303 gestattet, dass das Substrat 371 durch eine Vakuumkraft gehalten wird. 3A is a perspective view of the edge coating tool 300 , The tool 300 is configured to form a coating material on the edge of the non-circular solar cell substrate 371 apply. The tool 300 can the coating material dispenser 308 with an applicator in the form of the roll 309 contain. Like in the tool 200 includes the role 309 a recessed part in the shape of the groove 310 to the edge of the substrate 371 to pick up and coat (see 2 B ). A substrate holder in the form of the rotatable chuck 303 holds the substrate 371 , A vacuum system 304 directly under the food 303 allows the substrate 371 is held by a vacuum force.

Das Substrat 371 kann manuell oder unter Verwendung eines Handhabungssystems (z. B. eines Aufgreif- und Platzierungsroboters) auf einer Vorausrichtungsstation 301 platziert werden, die einen Stopp zum Positionieren und Ausrichten des Substrats 371 über dem Futter 303 vorsieht. Ein pneumatischer Schlitten 302 ist konfiguriert, um die Station 301 zu senken und zu heben. In der gehobenen Position hält die Station 301 das Substrat 371 über dem Futter 303. Der Schlitten 301 kann betätigt werden, um die Station 301 zu senken, sodass das Substrat 371 auf dem Futter 303 und durch dasselbe gehalten wird (siehe 3B). Eine Welle 305 (305-1 und 305-2) erstreckt sich konzentrisch zu dem Futter 303 und ist mechanisch mit demselben verbunden. Ein Riemen 306 koppelt die Welle 305 mechanisch mit einem Motor 307.The substrate 371 can be done manually or using a handling system (eg, a pick and place robot) on a pre-alignment station 301 are placed, which stop for positioning and aligning the substrate 371 over the food 303 provides. A pneumatic carriage 302 is configured to the station 301 to lower and lift. In the raised position stops the station 301 the substrate 371 over the food 303 , The sled 301 can be pressed to the station 301 lower, so the substrate 371 on the lining 303 and held by it (see 3B ). A wave 305 ( 305-1 and 305-2 ) extends concentrically to the feed 303 and is mechanically connected to it. A belt 306 couples the wave 305 mechanically with a motor 307 ,

3B ist eine perspektivische Ansicht des Werkzeugs 300, wobei das Substrat 371 auf das Futter 303 gesenkt ist. In 3B wird ein pneumatischer Hauptzylinder 314 (siehe 5) betätigt, um den Spender 308 in einer Beschichtungsposition zu dem Substrat 371 zu bewegen, nachdem das Substrat 371 auf dem Futter 303 positioniert wurde. Der Motor 307 treibt die Welle 305 über den Riemen 306 an, um das Futter 303 und damit auch das Substrat 371 zu drehen. Die Rille 310 nimmt die Kante des Substrats 371 auf und kontaktiert dieselben, um das Beschichtungsmaterial auf derselben aufzutragen. 3B is a perspective view of the tool 300 where the substrate 371 on the food 303 is lowered. In 3B becomes a pneumatic master cylinder 314 (please refer 5 ) pressed to the dispenser 308 in a coating position to the substrate 371 to move after the substrate 371 on the lining 303 was positioned. The motor 307 drives the wave 305 over the belt 306 to the food 303 and thus also the substrate 371 to turn. The groove 310 takes the edge of the substrate 371 and contacted the same to apply the coating material on the same.

3C ist eine Explosionsansicht des Werkzeugs 300. Die in 3C gezeigten Komponenten wurden zuvor mit Bezug auf 3A und 3B beschrieben. 3C is an exploded view of the tool 300 , In the 3C Components shown above were described with reference to FIG 3A and 3B described.

4A und 4B sind eine Seitenansicht und eine Querschnittansicht des Beschichtungsmaterialspenders 308 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Ein Beschichtungsmaterial-Zuführsystem 150 führt das Beschichtungsmaterial (z. B. eine unter Wärme oder UV-Licht aushärtende Tinte) über das Zuführrohr 152, das an einem Einlass 403 der Düse 311 angebracht ist, zu dem Spender 308. Die Rille 310 kann in der Oberfläche der Rolle 309 mit einer spezifischen Tiefe und Breite in Übereinstimmung mit dem Typ des Beschichtungsmaterials und dem zu beschichtenden Substrat ausgebildet sein. Wenn das Beschichtungsmaterial durch die Düse zu einer Oberflächenseite der Rolle 309 geschoben wird, wird die Rille 310 vollständig mit dem Tintenmaterial gefüllt. Eine Rakel (nicht gezeigt), die in der Nähe der Rollenoberfläche angeordnet ist, entfernt überschüssiges Beschichtungsmaterial, sodass das Beschichtungsmaterial nur in der Tiefe der Rille 310 bleibt. Der Spender 308 umfasst eine Schale 312 zum Sammeln von überschüssigem Beschichtungsmaterial, das durch die Rakel abgenommen wurde. Das Substrat 371 ist auf der gegenüberliegenden Seite der Rolle 309 angeordnet (siehe 2B), wobei die Kante des Substrats in der Rille 310 die Oberfläche der Rolle 309 berührt. Wenn sich das Substrat 371 um die Achse des Futters 303 dreht (siehe 3B), sammelt das Substrat 371 Tinte an ihrer Umfangskante an. Ein Schiebemechanismus 313 bewegt den Spender 308 entlang einer Achse zu und von dem Substrat 371. 4A and 4B FIG. 4 is a side view and a cross-sectional view of the coating material dispenser. FIG 308 according to an embodiment of the present invention. A coating material delivery system 150 The coating material (eg, a thermosetting or ultraviolet light curing ink) passes over the feed tube 152 at an inlet 403 the nozzle 311 attached to the dispenser 308 , The groove 310 may be in the surface of the roll 309 be formed with a specific depth and width in accordance with the type of the coating material and the substrate to be coated. When the coating material passes through the nozzle to a surface side of the roll 309 is pushed, the groove becomes 310 completely filled with the ink material. A squeegee (not shown) located near the roller surface removes excess coating material, leaving the coating material only in the depth of the groove 310 remains. The donor 308 includes a shell 312 for collecting excess coating material that has been removed by the doctor blade. The substrate 371 is on the opposite side of the roll 309 arranged (see 2 B ), with the edge of the substrate in the groove 310 the surface of the roll 309 touched. When the substrate is 371 around the axis of the feed 303 turns (see 3B ), collects the substrate 371 Ink on its peripheral edge. A sliding mechanism 313 moves the donor 308 along an axis to and from the substrate 371 ,

5 ist eine Explosionsansicht des Beschichtungsmaterialspenders 308 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie zuvor genannt, ist der Spender 308 an dem Schlittenmechanismus 313 montiert. Der pneumatische Hauptzylinder 314 drückt den Spender 308 in einer Beschichtungsposition zu der Kante des Substrats 371. Um die Aufprallkraft der Rolle gegen die Kante des Substrats 371 zu dämpfen, kann ein Hilfszylinder verwendet werden, um eine entgegengesetzte Kraft für den Zylinder 314 vorzusehen. In 5 sind außerdem die Rakel 401 und die Schale 312 gezeigt. Der Spender 308 wird am Ende des Kantenbeschichtungsprozesses an seiner Ausgangsposition in einer Entfernung von dem Substrat 371 positioniert. Die anderen Komponenten von 5 wurden bereits weiter oben mit Bezug auf 4A und 4B erläutert. 5 is an exploded view of the coating material dispenser 308 according to an embodiment of the present invention. As mentioned before, the donor is 308 on the carriage mechanism 313 assembled. The pneumatic master cylinder 314 pushes the donor 308 in a coating position to the edge of the substrate 371 , To the impact force of the roller against the edge of the substrate 371 To dampen an auxiliary cylinder can be used to provide an opposite force to the cylinder 314 provided. In 5 are also the squeegee 401 and the shell 312 shown. The donor 308 becomes at the end of the edge coating process at its home position at a distance from the substrate 371 positioned. The other components of 5 were already referring to above 4A and 4B explained.

6A und 6B zeigen schematisch das Betriebsprinzip des Hauptzylinders 314 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Zylinder 314 umfasst eine Kammer 451 und einen Teil 452. In dem Beispiel von 6A und 6B ist der Hauptzylinder 314 konfiguriert, um den Druck P1 und damit die durch die Rolle 309 auf das Substrat 371 ausgeübte Kraft unabhängig von dem Profil des Substrats 371 relativ konstant zu halten. Ein Druck P0 gleich dem Lastdruck P_LOAD wird unter Verwendung eines Luftzuführsystems, das ein kleines Lüftungsloch 453 einschließlich eines Luftlecks mit einem Leckdruck P_LEAK umfasst, zu der Kammer 451 zugeführt. Wegen des Luftlecks beträgt der in der Druckkammer 451 des Zylinders 341 ausgeübte Gesamtdruck: P1 = P0 – P_LEAK. Der Teil 452 auf der anderen Seite der Kammer 451 weist atmosphärischen Druck auf. Dementsprechend wird kein Druck oder Widerstand auf den Teil 452 ausgeübt. Der Kolben 454 ist mechanisch mit dem Schlittenmechanismus 313 verbunden, das den Spender 308 hält (siehe 5). Wenn die Rolle 309 in Kontakt mit der flachen Kante des Substrats 371 ist, wendet der Zylinder 314 eine aktive Kraft auf den Spender 308 an und rückt die Rolle 309 zu der Kante des Substrats 371. Wenn die Rolle 309 in Kontakt mit der Eckkante des Substrats 371 ist, wird der Spender 308 nach außen geschoben und wird der Zylinder 314 durch eine Kraft gedrückt, die wie in 6B gezeigt direkt von der Kante des Substrats 371 kommt. In dem Fall von 6B wird das Luftvolumen unten in der Kammer 452 vermindert, wodurch der Druck P1 erhöht wird. Zu diesem Zeitpunkt beginnt Luft aus dem Lüftungsloch 453 zu strömen, sodass der Druck P1 relativ konstant gehalten wird. 6A and 6B show schematically the principle of operation of the master cylinder 314 according to an embodiment of the present invention. The cylinder 314 includes a chamber 451 and a part 452 , In the example of 6A and 6B is the master cylinder 314 configured to the pressure P1 and thus the through the roller 309 on the substrate 371 applied force regardless of the profile of the substrate 371 to keep relatively constant. A pressure P0 equal to the load pressure P _LOAD is determined using an air supply system, which is a small vent hole 453 including an air leak with a leak pressure P _LEAK , to the chamber 451 fed. Because of the air leak is in the pressure chamber 451 of the cylinder 341 applied total pressure: P1 = P0 - P _LEAK . The part 452 on the other side of the chamber 451 has atmospheric pressure. Accordingly, no pressure or resistance on the part 452 exercised. The piston 454 is mechanical with the carriage mechanism 313 connected to the donor 308 stops (see 5 ). If the role 309 in contact with the flat edge of the substrate 371 is, the cylinder turns 314 an active force on the donor 308 and moves the role 309 to the edge of the substrate 371 , If the role 309 in contact with the corner edge of the substrate 371 is, the donor becomes 308 pushed outward and becomes the cylinder 314 pushed by a force that's like in 6B shown directly from the edge of the substrate 371 comes. In the case of 6B the volume of air is down in the chamber 452 decreases, whereby the pressure P1 is increased. At this point, air starts from the ventilation hole 453 to flow, so that the pressure P1 is kept relatively constant.

7A, 7B, 7C und 7D zeigen Merkmale des Beschichtungsmaterialspenders 308 zum gleichmäßigen Steuern der Breite und Dicke des auf der Substratkante aufgetragenen Beschichtungsmaterials gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Allgemein wird die Gleichmäßigkeit der Beschichtung durch zwei Faktoren bestimmt: die Drehgeschwindigkeit des Substrats und die Menge des von der Rille 310 auf die Substratkante übertragenen Beschichtungsmaterials. 7A . 7B . 7C and 7D show features of the coating material dispenser 308 for uniformly controlling the width and thickness of the coating material applied to the substrate edge according to an embodiment of the present invention. Generally, the uniformity of the coating is determined by two factors: the rotational speed of the substrate and the amount of the groove 310 coated on the substrate edge coating material.

Um die Drehgeschwindigkeit des Substrats zu steuern, wird die Geschwindigkeit des das Futter 303 drehenden Motors 307 (siehe 3B) gesteuert und sind kleine Rändelungen 315 in der Rille 310 ausgebildet. 7A zeigt die Rändelungen 315 auf der Oberfläche (Kontaktfläche) der Rolle 309, die die Substratkante während der Beschichtung kontaktiert. Die Rändelungen 315 verhindern, dass die Substratkante in Bezug auf die Kontaktfläche rutscht, indem sie die Reibung zwischen der Kontaktfläche und dem Substrat in der Rille 310 erhöhen.To control the rotational speed of the substrate, the speed of the feed becomes 303 rotating engine 307 (please refer 3B ) and are small knurls 315 in the groove 310 educated. 7A shows the knurls 315 on the surface (contact surface) of the roll 309 which contacts the substrate edge during coating. The knurls 315 Prevent the substrate edge from slipping relative to the contact surface by reducing the friction between the contact surface and the substrate in the groove 310 increase.

Die Breite (siehe 502) und die Tiefe (siehe 501) der Rille 310 und die Position der Rille 310 in Bezug auf die Substratkante bestimmen die Menge des auf die Kante des Substrats aufgetragenen Beschichtungsmaterials.The width (see 502 ) and the depth (see 501 ) of the groove 310 and the position of the groove 310 with respect to the substrate edge, determine the amount of coating material applied to the edge of the substrate.

Indem die Position der Rolle 309 relativ zu dem Substrat eingestellt wird, kann die Position der Rille 310 relativ zu der oberen Fläche des Substrats eingestellt werden. In 7C ist die Rolle 309 zu einer Höhe H1 (z. B. 32 mm) relativ zu dem Schlittenmechanismus 313 gehoben, um die Rille 310 derart zu positionieren, dass sich das Substrat 371 an dem unteren Teil der Rille 310 befindet). In 7D ist die Rolle 309 zu einer Höhe H2 (z. B. 28,5 mm) relativ zu dem Schlittenmechanismus 313 gesenkt, um die Rille 310 derart zu positionieren, dass sich das Substrat 371 auf dem oberen Teil der Rille 310 befindet. Die Rille 309 kann kontinuierlich eingestellt werden, sodass sich das Substrat 371 zwischen den oberen und unteren Teilen der Rille 310 befindet. Dadurch wird die Verdichtung des Beschichtungsmaterials zwischen der oberen Fläche des Substrats 371 und der Wand der Rille 310 und damit die Breite des Beschichtungsmaterials an der Kante des Substrats 371 gesteuert. Je mehr das Beschichtungsmaterial gedrückt wird, desto mehr davon fließt aus der Rille 310 nach außen.By the position of the roll 309 is adjusted relative to the substrate, the position of the groove 310 be adjusted relative to the upper surface of the substrate. In 7C is the role 309 to a height H1 (eg, 32 mm) relative to the carriage mechanism 313 lifted to the groove 310 position so that the substrate 371 at the bottom of the groove 310 located). In 7D is the role 309 to a height H2 (eg, 28.5 mm) relative to the carriage mechanism 313 lowered to the groove 310 position so that the substrate 371 on the upper part of the groove 310 located. The groove 309 Can be adjusted continuously, so that the substrate 371 between the upper and lower parts of the groove 310 located. Thereby, the densification of the coating material between the upper surface of the substrate 371 and the wall of the groove 310 and thus the width of the coating material at the edge of the substrate 371 controlled. The more the coating material is pressed, the more of it flows out of the groove 310 outward.

Es sollte deutlich sein, dass die zuvor beschriebenen Komponenten für ein Kantenbeschichtungswerkzeug 300 insbesondere für eine automatisierte Steuerung geeignet sind. Zum Beispiel kann ein Computer (nicht gezeigt) mit einer entsprechenden Steuersoftware und einem entsprechenden Datenerfassungssystem die Geschwindigkeit und die Richtung der Motorkomponente steuern und die pneumatischen Komponenten betätigen.It should be clear that the components described above for an edge coating tool 300 especially suitable for automated control. For example, a computer (not shown) with appropriate control software and data acquisition system can control the speed and direction of the engine component and operate the pneumatic components.

Es wurden spezifische Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben, wobei zu beachten ist, dass die Erfindung keineswegs auf die hier beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist. Der Fachmann kann weitere Ausführungsformen auf der Grundlage der vorliegenden Beschreibung realisieren.Specific embodiments of the present invention have been described, it being understood that the invention is by no means limited to the embodiments described herein. The person skilled in the art can realize further embodiments based on the present description.

ZusammenfassungSummary

Vorrichtung und Verfahren zum Beschichten von Kanten von nicht-kreisförmigen Solarzellensubstraten Eine Kantenbeschichtungsvorrichtung (300) ist konfiguriert, um ein Beschichtungsmaterial auf eine Kante eines nicht-kreisförmigen Solarzellensubstrats (371) aufzutragen. Das Substrat (371) wird auf einer drehbaren Substrathalterung in der Form einer Futters (303) platziert, die konfiguriert ist, um das Substrat (371) zu halten und zu drehen. Ein Beschichtungsmaterialspender (308) umfasst eine Auftrageeinrichtung in der Form einer Rolle (309), die einen vertieften Teil in der Form einer Rille (310) aufweist. Während des Kantenbeschichtungsprozesses wird die Rolle (309) derart positioniert, dass die Kante des Substrats (371) in der Rille (309) aufgenommen wird. Eine gerändelte Fläche der Rolle (309) kontaktiert die Kante des Substrats (371), um das Beschichtungsmaterial auf die Kante des Substrats (371) aufzutragen. Ein Motor (307) dreht das Futter (303) mittels eines Riemens (306) und einer Welle (305-1, 305-2), um das Substrat (371) für die Kantenbeschichtung zu drehen.Device and method for coating edges of non-circular solar cell substrates An edge coating device ( 300 ) is configured to apply a coating material to an edge of a non-circular solar cell substrate ( 371 ) apply. The substrate ( 371 ) is mounted on a rotatable substrate holder in the form of a chuck ( 303 ), which is configured to support the substrate ( 371 ) and to turn. A coating material dispenser ( 308 ) comprises an applicator in the form of a roll ( 309 ), which has a recessed part in the form of a groove ( 310 ) having. During the edge coating process, the roll ( 309 ) are positioned such that the edge of the substrate ( 371 ) in the groove ( 309 ) is recorded. A knurled surface of the roll ( 309 ) contacts the edge of the substrate ( 371 ) to apply the coating material to the edge of the substrate ( 371 ) apply. An engine ( 307 ) turns the food ( 303 ) by means of a belt ( 306 ) and a wave ( 305-1 . 305-2 ) to the substrate ( 371 ) for edge coating.

Claims

Apparatus for coating an edge of a non-circular solar cell substrate, the apparatus comprising: an applicator having a recessed portion for receiving an edge of the non-circular solar cell substrate, wherein the applicator is configured to be pressed against the edge of the substrate in the recessed portion to apply a coating material to the edge of the substrate; a substrate holder configured to hold and rotate the substrate, and a carriage mechanism configured to hold the applicator and to move the applicator relative to the substrate.

The device of claim 1, wherein the applicator is a roller and the recessed portion is a groove in the roller.

The apparatus of claim 2, wherein the applicator comprises a knurled surface in the groove, wherein the knurled surface is configured to increase the friction between the edge of the substrate and the roller.

The apparatus of claim 1, wherein the carriage mechanism is pneumatically driven to move the applicator along an axis.

The device of claim 1, further comprising a pre-alignment station configured to receive the substrate, lower the substrate onto the substrate support to coat the edge of the substrate with the coating material, and lift the substrate from the substrate support after the substrate Edge of the substrate was coated with the coating material.

The device of claim 1, wherein the substrate holder comprises a chuck holding the substrate by a vacuum force.

The apparatus of claim 1, wherein the applicator is configured to be raised and lowered relative to the substrate while the substrate is in the recessed portion to control the amount of coating material applied to the edge of the substrate.

The apparatus of claim 1, further comprising a motor configured to rotate the substrate support by means of a belt coupled to a shaft which in turn is connected to the substrate support.

The device of claim 1, wherein the substrate is a semiconductor wafer.

A method of coating an edge of a non-circular solar cell substrate, the method comprising: Positioning an applicator to receive a non-circular solar cell substrate in a recessed portion of the applicator; Supplying a coating material to the applicator, Turning the substrate, and Applying the coating material on an edge of the substrate while the substrate is rotated and located in the recessed portion of the applicator.

The method of claim 10, wherein the applicator is a roller and the recessed portion is a groove in the roller.

The method of claim 10, comprising: Placing the substrate on a pre-alignment station, Lowering the pre-alignment station to lower the substrate to a rotatable substrate mount on which the substrate is rotated to apply the coating material to the edge of the substrate, Lifting the pre-alignment station to lift the substrate from the substrate support after the coating material has been applied to the edge of the substrate.

The method of claim 10, wherein the substrate is a semiconductor wafer.

The method of claim 10, wherein the substrate is rotated on a substrate support that holds the substrate by a vacuum force.

The method of claim 10, further comprising: Raising and lowering the applicator relative to the substrate to control the amount of coating material applied to the edge of the substrate.