JP6985393B2 - 板葺きソーラーセルと板葺きソーラーモジュールを製造するための方法とシステム - Google Patents

板葺きソーラーセルと板葺きソーラーモジュールを製造するための方法とシステム Download PDF

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Description

本発明は、結晶シリコン板葺きソーラーモジュールのパッケージ製造および応用分野に関連し、具体的には、板葺きソーラーセルと板葺きソーラーモジュールを製造するための方法とシステムに関するものである。
グロバールな技術と経済の高速な発展に伴い、グロバールにおいて石炭、石油、と天然ガスなどの通常の化石エネルギーの消費速度が加速し、生存環境が絶えず悪化し、日に日により多くのクリーンなエネルギーの需要は増加している。太陽エネルギーは、確実性、安全性、一般性、環境保護性、と資源充足性の特徴を持つことによって、最も重要な再生エネルギーの一種となった。より多くの国と地域は、太陽エネルギー（ソーラー）電池産業の発展に注力している。
ソーラー電池は、光電効果を利用して光エネルギーを電気エネルギーに転換するデバイスであり、最も通常なのは、結晶シリコン電池である。ソーラーモジュールは、ソーラー発電の核心部材として、その転換効率を向上し高効率なモジュールを発展することが、必然な傾向である。板葺きソーラーモジュールは、板葺き技術による高性能と高密度なソーラー電池モジュールであり、伝統的なソーラー電池モジュールと比べて、板葺きソーラーモジュールは、ソーラーセルをより緊密的にお互いに接続することによって、一方のソーラーセルの正面バスバーを他方のソーラーセルの背面バスバーの後ろと重ねて、電池間の隙間を最低まで下げ、電池間隔による非有効な発電スペースを有効的に減少したため、同じな単位面積においてより多くの電池を配置することができ、受光面積を増加し、ソーラーモジュールの転換効率を向上した。
通常、板葺きソーラーモジュールは、ワンセルのソーラーセルを切断しストリップに分割して、そして、導電性の粘着剤を利用してお互いにパッケージにされる。現在、板葺きソーラーモジュールの生産は、通常のソーラー電池とモジュールのプロセスを活用し、つまり、太陽エネルギー電池工場の電池生産段階においてワンセルのソーラーセル製品を生産し、ソーラーモジュールパッケージ工場のモジュール生産段階において、ワンセルのソーラーセルを切断し、必要とするストリップに分割し、そして、板葺き工程によって、板葺きソーラーモジュールにパッケージする。このような生産プロセスは、有効なランク付けの要求を満足することができず、重複試験をする欠点をもたらした。その主な原因とは、ワンセルのソーラーセルが製造の過程においてセル内に差異が存在し、切断されたソーラーセルのストリップが一致しないことを引き起こしていることである。そこで、電池生産段階においてワンセルのソーラーセルに対して試験選択することに加えて、モジュール生産段階においても付加のソーラーセルのストリップランク付け工程を増加する必要がある。このような重複試験と選択は、工数の浪費とコストの増加に加えて、セルとスライス割れのリスクを大幅に向上させることをもたらしている。
したがって、板葺きソーラーセルと板葺きソーラーモジュールを製造するための方法とシステムを、直ちに改良する必要がある。
本発明は、以上の先行技術に存在する問題に鑑み、板葺きソーラーセルと板葺きソーラーモジュールを製造するための方法とシステムを提供する。
一方、本発明は、電池生産段階において、板葺きソーラーセルに対してインライン切断分割を行い、これによって形成された複数の板葺きソーラーセルのストリップに対して試験選択する、板葺きソーラーセルを製造するための方法を提供する。
本発明に係る一つの好適な実施形態によれば、前記方法は、
シリコンウェハに対して前処理する、前処理のステップと、
スクリーン印刷によって、貴金属のスラリーを前処理されたシリコンウェハの表面に印刷する、スクリーン印刷のステップと、
板葺きソーラーセルを形成するように、スクリーン印刷されたシリコンウェハに対して高温焼成硬化する、焼成硬化のステップと、
複数の板葺きソーラーセルのストリップを形成するように、板葺きソーラーセルに対してインライン切断分割を行う、インライン切断分割のステップと、
複数の板葺きソーラーセルのストリップに対してそれぞれ後処理する、後処理のステップと、を含む。
本発明に係る一つの好適な実施形態によれば、前記前処理は、
シリコンウェハに対して表面をテクスチャする、テクスチャのステップと、
シリコンウェハ内にPN接合を形成するように、シリコンウェハに対して拡散接合する、拡散接合のステップと、
シリコンウェハの縁にあるPN接合をエッチング除去する、エッチングのステップと、
シリコンウェハの正面に単層又は多層の反射防止膜を堆積するとともに、シリコンウェハの背面に裏パッシベーション膜を堆積する、コーティングのステップと、を含む。
本発明に係るもう一つの好適な実施形態によれば、前記前処理は、
シリコンウェハに対して表面をテクスチャする、テクスチャのステップと、
シリコンウェハの表面にアモルファスシリコンを堆積するとともに、アモルファスシリコンの表面に透明導電性酸化物フィルムを堆積する、コーティングのステップと、を含む。
本発明に係るもう一つの好適な実施形態によれば、前記前処理は、
シリコンウェハに対して表面をテクスチャする、テクスチャのステップと、
シリコンウェハ内にPN接合を形成するように、シリコンウェハの正面にP型層を拡散する、拡散接合のステップと、
シリコンウェハの背面と縁にあるP型層、および拡散接合の過程においてシリコンウェハの表面に形成された不純物をエッチング除去する、エッチングのステップと、
シリコンウェハの背面に二酸化ケイ素層を形成するとともに、該二酸化ケイ素層に多結晶シリコン層を形成する、トンネル酸化物層および多結晶シリコン層の製造のステップと、
イオン注入によって多結晶シリコン層にリン原子を注入する、イオン注入のステップと、
焼鈍によって注入されたリン原子を活性化する、焼鈍のステップと、
シリコンウェハの正面に第一層の膜を堆積した後、シリコンウェハの正面と背面に第二層の膜を堆積する、コーティングのステップと、を含む。
本発明に係る一つの好適な実施形態によれば、拡散接合のステップの前に、テクスチャのステップで残留された液体を洗浄する。
本発明に係る一つの好適な実施形態によれば、エッチングのステップにおいて、プラズマエッチングによってシリコンウェハの縁にあるPN接合を除去する。
本発明に係る一つの好適な実施形態によれば、コーティングのステップの前に、拡散接合のステップでシリコンウェハの表面に形成されたリンケイ酸ガラスを除去する。
本発明に係る一つの好適な実施形態によれば、前記反射防止膜は、窒化ケイ素反射防止膜を含む。
本発明に係る一つの好適な実施形態によれば、コーティングのステップの前に、テクスチャのステップで残留された液体を洗浄する。
本発明に係る一つの好適な実施形態によれば、コーティングのステップの前に、化学溶液によってシリコンウェハの表面を洗浄する。
本発明に係る一つの好適な実施形態によれば、拡散接合のステップにおいて、P型層を形成するようにシリコンウェハの正面に三臭化ホウ素を拡散する。
本発明に係る一つの好適な実施形態によれば、エッチングのステップにおいて酸によってエッチングし、前記不純物はホウケイ酸ガラスである。
本発明に係る一つの好適な実施形態によれば、前記二酸化ケイ素層の厚さの範囲は1nm〜2nmであり、前記多結晶シリコン層の厚さの範囲は100nm〜200nmである。
本発明に係る一つの好適な実施形態によれば、前記第一層の膜は酸化アルミニウム膜であり、前記第二層の膜は窒化ケイ素膜である。
本発明に係る一つの好適な実施形態によれば、前記後処理は、複数の板葺きソーラーセルのストリップに対して試験選択と外観検査することを含む。
本発明に係る一つの好適な実施形態によれば、インライン切断分割の切断方法は物理的な切断と化学的な切断を含む。
本発明に係る一つの好適な実施形態によれば、インライン切断分割の切断方法はレザー切断を含む。
本発明に係る一つの好適な実施形態によれば、インライン切断分割の切断方法はワイヤ切断を含む。
本発明に係る一つの好適な実施形態によれば、板葺きソーラーセルにおけるPN接合と離れた表面の側にレザー切断する。
本発明に係る一つの好適な実施形態によれば、試験選択は、電気的性能試験と電界発光試験を含む。
本発明に係る一つの好適な実施形態によれば、外観検査は、外観視認試験と色選択を含む。
本発明に係る一つの好適な実施形態によれば、後処理された板葺きソーラーセルのストリップに対してランク付けする。
一方、本発明は、
前記の実施形態に記載の方法によって製造された板葺きソーラーセルのストリップを接受するステップと、
板葺き工業技術によって、前記板葺きソーラーセルのストリップを板葺きソーラーモジュールに作成するステップと、
を含む、板葺きソーラーモジュールを製造するための方法を提供する。
他方、本発明は、
シリコンウェハに対して前処理するための前処理デバイスと、
前処理デバイスが搬出したシリコンウェハを接受するとともに、スクリーン印刷によって、貴金属のスラリーを前処理されたシリコンウェハの表面に印刷する、スクリーン印刷デバイスと、
スクリーン印刷デバイスが搬出したシリコンウェハを接受するとともに、板葺きソーラーセルを形成するように、シリコンウェハに対して高温焼成硬化する、焼成硬化デバイスと、
焼成硬化デバイスが搬出した板葺きソーラーセルを接受するとともに、複数の板葺きソーラーセルのストリップを形成するように、板葺きソーラーセルに対してインライン切断分割を行う、インライン切断分割デバイスと、
インライン切断分割デバイスが搬出した複数の板葺きソーラーセルを接受するとともに、複数の板葺きソーラーセルのストリップに対してそれぞれ後処理する、後処理デバイスと、
を含む、板葺きソーラーセルを製造するためのシステムを提供する。
本発明に係る一つの好適な実施形態によれば、前記前処理デバイスは、
シリコンウェハに対して表面をテクスチャする、テクスチャデバイスと、
テクスチャデバイスが搬出したシリコンウェハを接受するとともに、シリコンウェハ内にPN接合を形成するように、シリコンウェハに対して拡散接合する、拡散接合デバイスと、
拡散接合デバイスが搬出したシリコンウェハを接受するとともに、エッチングによってシリコンウェハの縁にあるPN接合を除去する、エッチングデバイスと、
エッチングデバイスが搬出したシリコンウェハを接受するとともに、シリコンウェハの正面に単層又は多層の反射防止膜を堆積し、シリコンウェハの背面に裏パッシベーション膜を堆積する、コーティングデバイスと、を含む。
本発明に係る一つの好適な実施形態によれば、前記前処理デバイスは、
シリコンウェハに対して表面をテクスチャする、テクスチャデバイスと、
テクスチャデバイスが搬出したシリコンウェハを接受するとともに、シリコンウェハの表面にアモルファスシリコンを堆積し、アモルファスシリコンの表面に透明導電性酸化物フィルムを堆積する、コーティングデバイスと、を含む。
本発明に係る一つの好適な実施形態によれば、前記前処理デバイスは、
シリコンウェハに対して表面をテクスチャする、テクスチャデバイスと、
テクスチャデバイスが搬出したシリコンウェハを接受するとともに、シリコンウェハ内にPN接合を形成するように、シリコンウェハの正面にP型層を拡散する、拡散接合デバイスと、
拡散接合デバイスが搬出したシリコンウェハを接受するとともに、エッチングによってシリコンウェハの背面と縁にあるP型層、および拡散接合デバイスにおいてシリコンウェハの表面に形成された不純物を除去する、エッチングデバイスと、
エッチングデバイスが搬出したシリコンウェハを接受するとともに、シリコンウェハの背面に二酸化ケイ素層を形成し、該二酸化ケイ素層に多結晶シリコン層を形成する、トンネル酸化物層および多結晶シリコン層の製造デバイスと、
トンネル酸化物層および多結晶シリコン層の製造デバイスが搬出したシリコンウェハを接受するとともに、イオン注入の方法によって多結晶シリコン層にリン原子を注入する、イオン注入デバイスと、
イオン注入デバイスが搬出したシリコンウェハを接受するとともに、焼鈍によって注入されたリン原子を活性化する、焼鈍デバイスと、
焼鈍デバイスが搬出したシリコンウェハを接受するとともに、シリコンウェハの正面に第一層の膜を堆積した後、シリコンウェハの正面と背面に第二層の膜を堆積する、コーティングデバイスと、を含む。
本発明に係る一つの好適な実施形態によれば、前記後処理デバイスは、複数の板葺きソーラーセルのストリップに対して試験選択するデバイスと外観検査するデバイスを含む。
本発明に係る一つの好適な実施形態によれば、インライン切断分割デバイスは物理的な切断デバイスと化学的な切断デバイスを含む。
本発明に係る一つの好適な実施形態によれば、インライン切断分割デバイスはレザー切断デバイスを含む。
本発明に係る一つの好適な実施形態によれば、インライン切断分割デバイスはワイヤ切断デバイスを含む。
本発明に係る一つの好適な実施形態によれば、インライン切断分割デバイスは、板葺きソーラーセルにおけるPN接合と離れた表面の側にレザー切断する。
本発明に係る一つの好適な実施形態によれば、エッチングデバイスは、プラズマエッチングデバイスを含む。
本発明に係る一つの好適な実施形態によれば、前記反射防止膜は、窒化ケイ素反射防止膜を含む。
本発明に係る一つの好適な実施形態によれば、エッチングデバイスは、酸素エッチングデバイスを含む。
本発明に係る一つの好適な実施形態によれば、トンネル酸化物層および多結晶シリコン層の製造デバイスは、シリコンウェハの背面に1nm〜2nmの厚さの二酸化ケイ素層を形成するとともに、二酸化ケイ素層に100nm〜200nmの厚さの多結晶シリコン層を形成する、減圧化学気相成長デバイスを含む。
本発明に係る一つの好適な実施形態によれば、コーティングデバイスは、シリコンウェハの正面に酸化アルミニウム膜を堆積した後、シリコンウェハの正面と背面に窒化ケイ素膜を堆積する。
本発明に係る一つの好適な実施形態によれば、複数の板葺きソーラーセルのストリップに対して試験選択するデバイスは、電気的性能試験デバイスと電界発光試験デバイスを含む。
本発明に係る一つの好適な実施形態によれば、複数の板葺きソーラーセルのストリップに対して外観検査するデバイスは、外観視認試験デバイスと色選択デバイスを含む。
本発明が提供した板葺きソーラーセルと板葺きソーラーモジュールを製造するための方法は、電池生産段階においてインライン切断分割するとともに、ストリップ試験選択することで、ソーラーセルのストリップのパッケージを完成し、モジュール生産段階において、ソーラーセルのストリップを接受しパッケージを解体した後、直接的に板葺きの組み立てを行うことができ、板葺きソーラーセルと板葺きソーラーモジュールの生産加工プロセスをスムーズに接続することを実現でき、重複な加工作業を減少し、ソーラーセルとストリップ割れのリスクとコストを下げ、また、板葺きソーラーモジュールにおけるソーラーセルのストリップの電流マッチングと外観色の一致性を最適化させることができる。
本発明に係る一つの好適な実施形態による板葺きソーラーセルを製造するための方法を示す。 本発明に係る一つの好適な実施形態による板葺きソーラーセルを製造するための前処理ステップを示す。 本発明に係るもう一つの好適な実施形態による板葺きソーラーセルを製造するための前処理ステップを示す。 本発明に係るまたもう一つの好適な実施形態による板葺きソーラーセルを製造するための前処理ステップを示す。 本発明に係る一つの好適な実施形態による板葺きソーラーモジュールを製造するための方法を示す。 本発明に係る一つの好適な実施形態による板葺きソーラーセルを製造するためのシステムを示す。
以下、図面を参照しながら本発明に係る板葺きソーラーセルと板葺きソーラーモジュールを製造する方法とシステムを詳述する。また、これから説明された内容は、本発明に基づく好適な実施形態だけであり、当業者が前記好適な実施形態に基づいで、本発明を実現できる他の形態を想起でき、前記他の実施形態は、もちろん本発明の範囲に収める。
図１は、本発明に係る一つの好適な実施形態による板葺きソーラーセルを製造するための方法を示す。図に示すように、該方法は、主に、前処理ステップ、スクリーン印刷ステップと、焼成硬化ステップと、インライン切断分割のステップと、後処理ステップとを含む。その中、種類が異なるソーラーセルには、異なる前処理ステップがあってもよい。一般的なソーラーセルでは、図２Aに示すように、前処理ステップは、主に、テクスチャのステップと、拡散接合ステップと、エッチングのステップと、コーティングのステップとを含む。
該テクスチャのステップにおいて、良いテクスチャ構造を得るように、単結晶又は多結晶シリコンウェハに対して表面をテクスチャし、シリコンウェハの表面面積を増大してより多くの光子（エネルギー）を接受し、同時に射入光の反射を減少する。
また、テクスチャのステップの後で、テクスチャの際に残留された液体を洗浄することが好ましく、酸性物とアルカリ性物が電池の接合に与える影響を減少できる。
該拡散接合ステップにおいて、例えば、塩化ホスホリル等がシリコンウェハと反応させることによってリン原子を得る。しばらくの時間を経って、リン原子がシリコンウェハの表面層に進入するとともに、ケイ原子の間の隙間を通してシリコンウェハの内部に向けて、浸透して拡散することによって又はイオン注入の方法によって、N型半導体とP型半導体との界面を形成し、拡散接合ステップを完成して、光エネルギーから電気エネルギーへの転換を実現した。また、本ステップの代わりに、他の種類のソーラーセルの接合技術が採用することが理解される。
拡散接合ステップにおいて、シリコンウェハの表面に一層のリンケイ酸ガラスが形成されるため、リンケイ酸ガラスを除去する工程によって板葺き電池の効率に与える影響を減少することが好ましい。
該エッチングのステップについて説明する。拡散接合によってシリコンウェハの縁に短絡チャンネルが形成されるため、PN接合の表面に収集された光電子が、縁にリンが拡散されているエリアに沿ってPN接合の背面まで流れて短絡を発生させる。このため、例えば、プラズマエッチングによって縁にあるPN接合をエッチング除去することが必要であり、縁で短絡を発生させることを避ける。
該コーティングのステップについて説明する。シリコンウェハの表面の反射を減少し、電池の転換効率を向上するために、シリコンウェハの一側の表面に単層又は多層の窒化ケイ素反射防止膜を堆積する必要であって、例えば、プラズマ化学気相成長（PECVD）工程によって反射防止膜の製造を完成することができる。また、良い不活性化効果を実現するために、シリコンウェハの反対側である他側の表面に裏パッシベーション膜を堆積することにより、電荷キャリア的結合を降下させる。
以上、前記前処理ステップは、一般的な板葺きソーラーセルの生産過程に対して説明されたものである。他のP型、N型および各類技術の電池、例えば、普通の単結晶又は多結晶電池と、PERC（Passivated Emitter and Rear Cell）電池と、HJT（HeteroJuncTion）電池と、TopCon（Tunnel Oxide Passivated Contact）電池に対して、相応する製造過程に代わってもよいことが理解できる。例えば、図２Bに示されるように、HJT電池の製造過程において、前処理ステップは、主に下記のような、テクスチャのステップと、コーティングのステップとを含む。
該テクスチャのステップにおいて、良いテクスチャ構造を得るように、単結晶又は多結晶シリコンウェハに対して表面をテクスチャし、シリコンウェハの表面面積を増大してより多くの光子（エネルギー）を接受し、同時に射入光の反射を減少する。
また、テクスチャのステップの後で、テクスチャの際に残留された液体を洗浄することが好ましく、酸性物とアルカリ性物が電池の接合に与える影響を減少できる。
該コーティングのステップにおいて、シリコンウェハの双方側の表面にアモルファスシリコンを堆積するとともに、アモルファスシリコンの表面に透明導電性酸化物フィルム（TCO）を堆積する。
図２Cに示されるように、TopCon（Tunnel Oxide Passivated Contact）電池の製造過程は、主に下記のような、テクスチャのステップと、拡散接合のステップと、エッチングのステップと、トンネル酸化物層および多結晶シリコン層を製造するステップと、イオン注入のステップと、焼鈍のステップと、選択肢である洗浄のステップと、コーティングのステップと、を含む。
該テクスチャのステップにおいて、良いテクスチャ構造を得るように、シリコンウェハに対して表面をテクスチャし、シリコンウェハの表面面積を増大してより多くの光子（エネルギー）を接受し、同時に射入光の反射を減少する。
該拡散接合のステップにおいて、P型層を形成するように、高温条件の下で、シリコンウェハの正面に三臭化ホウ素を拡散し、さらにシリコンウェハにPN接合を形成する。
該エッチングのステップにおいて、所定の濃度の酸を利用して、拡散接合のステップでシリコンウェハの背面およびシリコンウェハの縁に形成されたP型層をエッチング除去すると同時に、拡散接合の過程においてシリコンウェハの表面に形成された不純物、例えば、ホウケイ酸ガラスを除去する。
トンネル酸化物層および多結晶シリコン層を製造するステップにおいて、例えば、減圧化学気相成長（LP-CVD）デバイスの中で、熱酸化によって、シリコンウェハの背面に約1nm〜2nmの厚さ（例えば、1.5nm）の極薄い一層の二酸化ケイ素層を形成し、それから、二酸化ケイ素層に約100nm〜200nmの厚さ（例えば、150nm）の、アモルファスシリコン相と微結晶シリコン相とが混入された多結晶シリコン層を形成する。
イオン注入のステップにおいて、イオン注入の方法によって多結晶シリコン層にリン原子を注入する。
焼鈍のステップと、高温焼鈍の過程によって注入されたリン原子を活性化すると同時に、多結晶シリコン層におけるアモルファス相と微結晶相を多結晶相へ転換する。
選択肢である洗浄のステップにおいて、化学溶液を選択的に利用してシリコンウェハの表面をきれいに洗浄してもよい。
コーティングのステップにおいて、原子層堆積（ALD）という方法を採用してシリコンウェハの表面に不活性化のための、例えば酸化アルミニウム膜である一層の膜を堆積し、そして、シリコンウェハの表面には反射低減とともに、不活性化のための膜を保護すると同時に、シリコンウェハの背面には不活性化ための、プラズマ化学気相成長（PECVD）の方法によって、シリコンウェハの正面と背面にそれぞれまた一層の膜を堆積し、また、前記また一層の膜は、窒化ケイ素膜であってもよい。
上記のように、本発明に係る方法の前処理ステップを説明したが、なお、本発明に係る方法の他のステップを解釈する。
前記プロセスのステップで完成された後、直ちに正負の光電荷キャリアを生成し、これからスクリーン印刷のステップにおいて、光電荷キャリアの収集を完成する必要がある。例えば、スクリーン印刷などの方法によって、貴金属のスラリー（例えば、銀スラリー、アルミニウムスラリー等）を、特定される板葺きソーラーセル金属化パータンに従い、前処理されたシリコンウェハの表面に印刷してもよい。
焼成硬化のステップにおいて、有効なオーム接触を実現し、板葺きソーラーセルを形成するように、スクリーン印刷されたシリコンウェハに対して高温下、焼成硬化する。
インライン切断分割のステップにおいて、焼成硬化されたワンセルの板葺きソーラーセルに対してインラインのレザー切断して分割させる。もちろん、本発明による切断方法は、いずれの適切な物理的又は化学的な切断方法であってもよく、例えば、レザー切断である。具体的に、焼成硬化された板葺きソーラーセルをスクライブ（scribe）検測位置に搬入して外観検査を行うとともに、外観検査が良好である合格（OK）セルに対して視覚の位置決めを行い、また、外観検査が不良であるものが、自動的に不合格（NG）（不良）位置まで流される。インラインの連続作業を実現するために、インライン生産のタクトタイムに基づき、多チャンネルスクライブ機を自由に設置し、或いは、バッファスタック領域を事前に設置してもよい。また、より早い切断速度と、より狭い切断熱影響エリアと切断ライン幅と、より適切な均一性と所定の切断深さとを実現するために、切断分割の最適な効果に従い、レザーの関連パラメータを設定してもよい。自動切断が完成した後、インラインレザースクライブ機と自動分割機構とによって、切断された位置におけるストリップの分割を完成し、板葺きソーラーセルのストリップの自然な分離を実現する。注意すべきなのは、切断過程においてPN接合がダメージを受けられてリーク電流が出ることを避けるために、PN接合と離れた側の表面をレザー切断面とすることが好ましいので、ソーラーセルの正背面向きを調整するために、独立な１８０°の向き変換装置を追加してもよい。
後処理のステップについて説明する。前記後処理のステップは、下記のようなインライン試験選択のステップと、色選択のステップと、を含んでもよい。
インライン試験選択のステップにおいて、切断分離された後の板葺きソーラーセルのストリップが、前後順番に従ってインライン試験ユニットに搬入してもよい。例えば、電気性能（IV）試験ユニットと、電致発光（EL）試験ユニットと、外観視覚（VI）試験ユニットなどによって、単独のソーラーセルのストリップの試験選択を完成する。
あるいは、色選択のステップにおいて、試験選択された板葺きソーラーセルのストリップに対して色選択してもよい。
上記のステップを完成した後、試験選択された板葺きソーラーセルのストリップを、異なるランクに従って包装し入庫させる。本発明に係る方法によって板葺きソーラーセルのストリップを製造し完成した後、板葺き工業技術によって、それを板葺きソーラーモジュールに組み付けることができる。図３は、本発明に係る好適な実施形態による板葺きソーラーモジュールを製造するための方法を示す。該方法は、主に、
上記のような実施形態に係る方法によって製造された板葺きソーラーセルのストリップを接受するステップと、
板葺き工業技術によって、板葺きソーラーセルのストリップを板葺きソーラーモジュールに作成するステップと、を含む。
具体的に、図３に示されたように、板葺きソーラーモジュールのパッケージ工場は、切断分割され且つ有効な試験選択された板葺きソーラーセルのストリップを接受した後、ピックアップしてランクに従って供給することによって、板葺きソーラーモジュールの作成パッケージをすることができる。単層ガラス金属ワークモジュールを例にしては、例えば、板葺き熔接（引き出しラインとバスラインなどを熔接する）、接着剤の膜とバックパネルの配設（EVA/TPTの配設）、ラミネーション前検査（例えば、EL検査とVI検査等を含む）、ラミネーション、装着硬化（例えば、フレームの装着、接続箱の装着と硬化等を含む）、試験テスト（例えば、IV試験、EL試験と外観検査等のプロセスを含む）というフローを含む。以上、一般な板葺きソーラーモジュールの作成過程を例にしただけで、本発明が提供する方法が他の板葺きソーラーモジュールの作成過程に適用することは理解すべきである。
図４は、本発明に係る一つの好適な実施形態による板葺きソーラーセルを製造するためのシステムを示す。該システムは、主に、前処理デバイスと、スクリーン印刷デバイスと、焼成硬化デバイスと、インライン切断分割デバイスと、後処理デバイスとを含む。その中、種類が異なるソーラーセルには、異なる前処理デバイスがあってもよい。一般的なソーラーセルでは、前処理デバイスは、主に、下記のようなテクスチャデバイスと、拡散接合デバイスと、コーティングデバイスと、を含む。
該テクスチャデバイスは、良いテクスチャ構造を得るように、単結晶又は多結晶シリコンウェハに対して表面をテクスチャし、シリコンウェハの表面面積を増大してより多くの光子（エネルギー）を接受し、同時に射入光の反射を減少するためのものである。
該拡散接合デバイスは、テクスチャデバイスが搬出したシリコンウェハを接受するとともに、例えば、塩化ホスホリル等がシリコンウェハと反応させることによってリン原子を得る。しばらくの時間を経って、リン原子がシリコンウェハの表面層に進入するとともに、ケイ原子の間の隙間を通してシリコンウェハの内部に向けて、浸透して拡散することによって又はイオン注入の方法によって、N型半導体とP型半導体との界面を形成し、拡散接合ステップを完成して、光エネルギーから電気エネルギーへの転換を実現する。
拡散接合によってシリコンウェハの縁に短絡チャンネルが形成されるため、PN接合の表面に収集された光電子が、縁にリンが拡散されているエリアに沿ってPN接合の背面まで流れて短絡を発生させる。このため、例えば、プラズマエッチングによって縁にあるPN接合をエッチング除去することが必要であり、縁で短絡を発生させることを避ける。
該コーティングデバイスは、シリコンウェハの表面の反射を減少し、電池の転換効率を向上するために、シリコンウェハの一側の表面に単層又は多層の窒化ケイ素反射防止膜を堆積させることが要求される。該コーティングデバイスは、例えば、プラズマ化学気相成長（PECVD）工程によって反射防止膜の製造を完成することができる。また、良い不活性化効果を実現するために、コーティングデバイスによって、シリコンウェハの反対側である他側の表面に裏パッシベーション膜を堆積することにより電荷キャリア的結合を降下させる。
以上、前記前処理デバイスは、一般的な板葺きソーラーセルの生産過程に対して説明されたものである。他のP型、N型および各類技術の電池、例えば、普通の単結晶又は多結晶電池と、PERC（Passivated Emitter and Rear Cell）電池と、HJT（HeteroJuncTion）電池と、TopCon（Tunnel Oxide Passivated Contact）電池に対して、相応する前処理デバイスに代わってもよいことが理解できる。例えば、図２Bに示されるように、HJT電池の製造過程において、前処理には、主に下記のような、テクスチャデバイスと、コーティングデバイスとを含む。
該テクスチャデバイスは、良いテクスチャ構造を得るように、単結晶又は多結晶シリコンウェハに対して表面をテクスチャし、シリコンウェハの表面面積を増大してより多くの光子（エネルギー）を接受し、同時に射入光の反射を減少するためのものである。
該コーティングデバイスは、テクスチャデバイスが搬出したシリコンウェハを接受するとともに、シリコンウェハの双方側の表面にアモルファスシリコンを堆積し、アモルファスシリコンの表面に透明導電性酸化物フィルム（TCO）を堆積する。
図２Cに示されるように、TopCon（Tunnel Oxide Passivated Contact）電池の製造過程において必要とされる前処理デバイスは、主に下記のような、テクスチャデバイスと、拡散接合デバイスと、エッチングデバイスと、トンネル酸化物層および多結晶シリコン層を製造するデバイスと、イオン注入デバイスと、焼鈍デバイスと、コーティングデバイスと、を含む。
該テクスチャデバイスは、良いテクスチャ構造を得るように、シリコンウェハに対して表面をテクスチャし、シリコンウェハの表面面積を増大してより多くの光子（エネルギー）を接受し、同時に射入光の反射を減少する。
該拡散接合デバイスは、テクスチャデバイスが搬出したシリコンウェハを接受するとともに、P型層を形成するように、高温条件の下で、シリコンウェハの正面に三臭化ホウ素を拡散し、さらにシリコンウェハにPN接合を形成する。
該エッチングデバイスは、拡散接合デバイスが搬出したシリコンウェハを接受するとともに、所定の濃度の酸を利用して、拡散接合のステップでシリコンウェハの背面およびシリコンウェハの縁に形成されたP型層をエッチング除去すると同時に、拡散接合の過程においてシリコンウェハの表面に形成された不純物、例えば、ホウケイ酸ガラスを除去する。
トンネル酸化物層および多結晶シリコン層を製造するデバイスは、エッチングデバイスが搬出したシリコンウェハを接受するとともに、例えば、熱酸化によって、シリコンウェハの背面に約1nm〜2nmの厚さ（例えば、1.5nm）の極薄い一層の二酸化ケイ素層を形成し、それから、二酸化ケイ素層に約100nm〜200nmの厚さ（例えば、150nm）の、アモルファスシリコン相と微結晶シリコン相とが混入された多結晶シリコン層を形成する。前記トンネル酸化物層および多結晶シリコン層を製造するデバイスは、減圧化学気相成長（LP-CVD）デバイスであってもよい。
イオン注入デバイスは、トンネル酸化物層および多結晶シリコン層を製造するデバイスが搬出したシリコンウェハを接受するとともに、イオン注入の方法によって多結晶シリコン層にリン原子を注入する。
焼鈍デバイスは、イオン注入デバイスが搬出したシリコンウェハを接受するとともに、高温焼鈍によって、注入されたリン原子を活性化すると同時に、多結晶シリコン層におけるアモルファス相と微結晶相を多結晶相へ転換する。
コーティングデバイスは、焼鈍デバイスが搬出したシリコンウェハを接受するとともに、原子層堆積（ALD）という方法を採用してシリコンウェハの表面に不活性化と機能する、例えば酸化アルミニウム膜である一層の膜を堆積し、そして、シリコンウェハの表面には反射低減とともに、不活性化のための膜を保護すると同時に、シリコンウェハの背面には不活性化のために、プラズマ化学気相成長（PECVD）の方法によって、シリコンウェハの正面と背面にそれぞれまた一層の膜を堆積し、また、前記また一層の膜は、窒化ケイ素膜であってもよい。
上記のように、本発明に係る方法の前処理デバイスを説明したが、なお、本発明に係る方法の他のデバイスを解釈する。
スクリーン印刷デバイスは、前処理デバイスが搬出したシリコンウェハを接受するためである。前記デバイスの製造加工後、シリコンには、直ちに正負の光電荷キャリアを生成し、これから、光電荷キャリアの収集を完成する必要がある。例えば、スクリーン印刷などのデバイスによって、貴金属のスラリー（例えば、銀スラリー、アルミニウムスラリー等）を、特定される板葺きソーラーセル金属化パータンに従い、前処理されたシリコンウェハの表面に印刷してもよい。
焼成硬化デバイスは、スクリーン印刷デバイスが搬出したシリコンウェハを接受するとともに、有効なオーム接触を実現し、板葺きソーラーセルを形成するように、スクリーン印刷されたシリコンウェハに対して高温下、焼成硬化する。
インライン切断分割デバイスは、焼成硬化デバイスが搬出したシリコンウェハを接受するとともに、焼成硬化されたワンセルの板葺きソーラーセルに対してインラインのレザー切断して分割させる。もちろん、本発明におけるインライン切断分割デバイスが採用する切断方法は、いずれの適切な物理的又は化学的な切断方法であってもよく、例えば、レザー切断である。具体的に、焼成硬化された板葺きソーラーセルをスクライブ（scribe）検測位置に搬入して外観検査を行うとともに、外観検査が良好である合格（OK）セルに対して視覚の位置決めを行い、また、外観検査が不良であるものが、自動的に不合格（NG）（不良）位置まで流される。インラインの連続作業を実現するために、インライン生産のタクトタイムに基づき、多チャンネルスクライブ機を自由に設置し、或いは、バッファスタック領域を事前に設置してもよい。また、より早い切断速度と、より狭い切断熱影響エリアと切断ライン幅と、より適切な均一性と所定の切断深さとを実現するために、切断分割の最適な効果に従い、レザーの関連するパラメータを設定してもよい。自動切断が完成した後、インラインレザースクライブ機と自動分割機構とによって、切断された位置におけるストリップの分割を完成し、板葺きソーラーセルのストリップの自然な分離を実現する。注意すべきなのは、切断過程においてPN接合がダメージを受けられてリーク電流が出ることを避けるために、PN接合と離れた側の表面をレザー切断面とすることが好ましいので、ソーラーセルの正背面向きを調整するために、独立な１８０°の向き変換装置を追加してもよい。
後処理デバイスは、インライン試験選択デバイスを含んでもよい。切断分離された後の板葺きソーラーセルのストリップが、前後順番に従ってインライン試験選択デバイスに搬入し、例えば、電気性能（IV）試験デバイスと、電致発光（EL）試験デバイスと、外観検査デバイスなどによって、単独のソーラーセルのストリップの試験選択を完成する。
外観検査デバイスは、選択的に、外観視覚（VI）試験デバイスと色選択デバイスを含んでもよい。上記のような実施形態によれば、本発明が提供する板葺きソーラーセルと板葺きソーラーモジュールとを製造するための方法、および板葺きソーラーセルを製造するためのシステムは、切断分割のステップを電池の生産段階まで、前に移行させるとともに、切断されたソーラーセルのストリップに対して試験選択し、ソーラーモジュールの生産段階において、ソーラーセルのストリップを接受しパッケージを解体した後、直接的に板葺きの組み立てを行うことができ、板葺きソーラーセルと板葺きソーラーモジュールの生産加工プロセスをスムーズに接続することを実現でき、重複な加工作業を減少することができる。
本発明の保護しようとする範囲は、特許請求の範囲だけで限定される。本発明の開示によって、本発明に開示された構成を交替する構成を、実施できる交替実施形態とすることが当業者に理解されやすく、そして、本発明に開示された実施形態を組み合わせて新たな実施形態を形成してもよく、これらの実施形態は、もちろん添付された特許請求の範囲の保護範囲に入る。

Claims (22)

  1. ソーラーセルを製造する方法であって、
    セルの製造工程において、
    ウェハの表面をテクスチャすること；
    前記ウェハの表面にアモルファスシリコンを堆積すること；及び
    前記アモルファスシリコンの表面に透明導電性酸化膜を堆積すること；
    によって前記ウェハを前処理するステップと、
    前記前処理されたウェハの表面に貴金属のペーストをスクリーン印刷するステップと、
    前記スクリーン印刷されたウェハを焼成及び硬化してソーラーセルを形成するステップ
    と、
    前記ソーラーセルを切断し、前記ソーラーセルを複数のソーラーセルのストリップに分割するステップと、
    前記複数のソーラーセルのストリップをそれぞれ後処理するステップと、
    を含み、
    前記後処理するステップにおいて、前記複数のソーラーセルのストリップを試験及び選択するステップと、前記試験及び選択された複数のソーラーセルのストリップに対して色選択するステップを含むことを特徴とする、前記方法。
  2. ソーラーセルを製造するための方法であって、
    セルの製造工程において、
    ウェハの表面をテクスチャすること；
    前記ウェハの正面にｐ型層を拡散し、前記ウェハ内にＰＮ接合を形成すること；
    前記ウェハの背面及び縁の前記ｐ型層、及び拡散接合中に形成された前記ウェハの表面の不純物をエッチングにより除去すること；
    前記ウェハの前記背面に二酸化ケイ素層を形成すること；
    前記二酸化ケイ素層に多結晶シリコン層を形成すること；
    イオン注入により前記多結晶シリコン層内にリン原子を注入すること；
    焼鈍によって注入された前記リン原子を活性化すること；及び
    前記ウェハの前記正面に第１層の膜を堆積し、前記ウェハの前記正面及び背面に第２層の膜を堆積すること；
    によって前記ウェハを前処理するステップと、
    前記前処理されたウェハの表面に貴金属のペーストをスクリーン印刷するステップと、
    前記スクリーン印刷されたウェハを焼成及び硬化し、ソーラーセルを形成するステップと、
    前記ソーラーセルを切断し、前記ソーラーセルを複数のソーラーセルのストリップに分割するステップと、
    前記複数のソーラーセルのストリップをそれぞれ後処理するステップと、
    を含み、
    前記後処理するステップにおいて、前記複数のソーラーセルのストリップを試験及び選択するステップと、前記試験及び選択された複数のソーラーセルのストリップに対して色選択するステップを含むことを特徴とする、前記方法。
  3. 前記ウェハの表面にアモルファスシリコンを堆積する前に、前記ウェハの表面をテクスチャするときに使用した残留した液体を洗浄する、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
  4. 前記ウェハの正面に三臭化ホウ素を拡散してｐ型層を形成する、ことを特徴とする請求項２に記載の方法。
  5. 前記エッチングは酸によって行われ、前記不純物はホウケイ酸ガラスである、ことを特徴とする請求項２に記載の方法。
  6. 前記二酸化ケイ素層の厚さは１ｎｍ〜２ｎｍであり、前記多結晶シリコン層の厚さは１００ｎｍ〜２００ｎｍである、ことを特徴とする請求項２に記載の方法。
  7. 前記第１層の膜は酸化アルミニウム膜であり、前記第２層の膜は窒化ケイ素膜である、ことを特徴とする請求項２に記載の方法。
  8. 前記切断は物理的な切断と化学的な切断を含む、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
  9. 前記切断はレーザ切断を含む、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
  10. 前記切断はワイヤ切断を含む、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
  11. 前記切断はレーザ切断を含み、
    前記レーザ切断は前記ソーラーセルの正背面向きを調整して前記ＰＮ接合を有する前記表面から離れた前記ソーラーセルの面で行われる、ことを特徴とする請求項２に記載の方法。
  12. 前記試験は、電気的性能試験と電界発光試験を含む、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
  13. 板葺きソーラーセルモジュールを製造するための方法であって、
    請求項１〜１２のいずれかに記載の方法によって製造されたソーラーセルのストリップを接受するステップと、
    板葺きによって、前記ソーラーセルのストリップから前記板葺きソーラーセルモジュールを形成するステップと
    を含む、ことを特徴とする前記板葺きソーラーセルモジュールを製造するための方法。
  14. ソーラーセルを製造するためのシステムであって、
    ウェハを前処理するための前処理デバイスであって、
    前記ウェハの表面をテクスチャするためのテクスチャデバイス；及び
    前記テクスチャデバイスが搬出した前記ウェハを接受し、前記ウェハの表面にアモルファスシリコンを堆積し、かつ前記アモルファスシリコンの表面に透明導電性酸化膜を堆積するためのコーティングデバイス；
    を有する前記前処理デバイスと、
    前記前処理デバイスが搬出した前記ウェハを接受し、かつ貴金属のペーストを前記前処理されたウェハの表面にスクリーン印刷するためのスクリーン印刷デバイスと、
    前記スクリーン印刷デバイスが搬出した前記ウェハを接受し、かつ前記ウェハを焼成及び硬化して前記ソーラーセルを形成するための焼成硬化デバイスと、
    前記焼成硬化デバイスが搬出した前記ソーラーセルを接受し、かつ前記ソーラーセルを切断し、前記ソーラーセルを複数のソーラーセルのストリップに分割するための切断分割デバイスと、
    前記切断分割デバイスが搬出した前記複数のソーラーセルのストリップを接受し、前記複数のソーラーセルのストリップをそれぞれ後処理するための、後処理デバイスと、
    を備え、
    前記後処理デバイスが、前記複数のソーラーセルのストリップの試験及び選択を行うためのデバイスと、前記試験及び選択された複数のソーラーセルのストリップに対して色選択するデバイスとを有する、ことを特徴とする前記システム。
  15. ソーラーセルを製造するためのシステムであって、
    ウェハを前処理するための前処理デバイスであって、
    前記ウェハの表面をテクスチャするためのテクスチャデバイス；
    前記テクスチャデバイスが搬出した前記ウェハを接受し、かつ前記ウェハにｐ型層を形成し、前記ウェハ内にＰＮ接合を形成するための接合拡散デバイス；
    前記接合拡散デバイスが搬出した前記ウェハを接受し、かつ前記ウェハの背面及び縁の前記ｐ型層、及び前記接合拡散デバイス内で形成された前記ウェハの表面の不純物を除去するためのエッチングデバイス；
    前記エッチングデバイスが搬出した前記ウェハを接受し、前記ウェハの背面に二酸化ケイ素層を形成し、かつ前記二酸化ケイ素層に多結晶シリコン層を形成するための、トンネル酸化物層及び多結晶シリコン層調製デバイス；
    前記トンネル酸化物層及び多結晶シリコン層調製デバイスが搬出した前記ウェハを接受し、かつ前記多結晶シリコン層にリン原子を注入するための、イオン注入デバイス；
    前記イオン注入デバイスが搬出した前記ウェハを接受し、かつ焼鈍によって注入された前記リン原子を活性化するための、焼鈍デバイス；及び
    前記焼鈍デバイスが搬出した前記ウェハを接受し、前記ウェハの正面に第１の層の膜を堆積した後、前記ウェハの前記正面と背面に第２の層の膜を堆積するためのコーティングデバイス；
    を有する前記前処理デバイスと、
    前記前処理デバイスが搬出した前記ウェハを接受し、かつ前記前処理されたウェハの表面に貴金属のペーストをスクリーン印刷するためのスクリーン印刷デバイスと、
    前記スクリーン印刷デバイスが搬出した前記ウェハを接受し、前記ウェハを焼成及び硬化して前記ソーラーセルを形成するための、焼成硬化デバイスと、
    前記焼成硬化デバイスが搬出した前記ソーラーセルを接受し、かつ前記ソーラーセルを切断し、前記ソーラーセルを複数のソーラーセルのストリップに分割するための、切断分割デバイスと、
    前記切断分割デバイスが搬出した前記複数のソーラーセルのストリップを接受し、前記複数のソーラーセルのストリップをそれぞれ後処理するための後処理デバイスであって、前記複数のソーラーセルのストリップの試験及び選択を行うためのデバイスと、前記試験及び選択された複数のソーラーセルのストリップに対して色選択するデバイスとを有する、前記後処理デバイスと
    を備えることを特徴とする、前記システム。
  16. 前記切断分割デバイスは物理的な切断デバイスと化学的な切断デバイスを含む、ことを特徴とする請求項１４又は１５に記載のシステム。
  17. 前記切断分割デバイスはレーザ切断デバイスを含む、ことを特徴とする請求項１４又は１５に記載のシステム。
  18. 前記切断分割デバイスはワイヤ切断デバイスを含む、ことを特徴とする請求項１４又は１５に記載のシステム。
  19. 前記切断分割デバイスは、ＰＮ接合から離れた前記ソーラーセルの表面にレーザ切断を行うレーザ切断デバイスと、前記レーザ切断を行う際に前記ソーラーセルの正背面向きを調整するための１８０°の向き変換装置を含む、ことを特徴とする請求項１４又は１５に記載のシステム。
  20. 前記エッチングデバイスは、酸エッチングデバイスを含む、ことを特徴とする請求項１５に記載のシステム。
  21. 前記トンネル酸化物層および多結晶シリコン層の調製デバイスは、前記ウェハの背面に１ｎｍ〜２ｎｍの厚さの二酸化ケイ素層と、前記二酸化ケイ素層上に１００ｎｍ〜２００ｎｍの厚さの多結晶シリコン層を形成する減圧化学蒸着デバイスを含む、ことを特徴とする請求項１５に記載のシステム。
  22. 前記コーティングデバイスは、前記ウェハの正面に酸化アルミニウム素膜を堆積した後、前記ウェハの前記正面と背面に窒化ケイ素膜を堆積する、ことを特徴とする請求項１５に記載のシステム。
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