TW201411871A

TW201411871A - 可移除蓋系統及製造太陽能電池之方法

Info

Publication number: TW201411871A
Application number: TW102128943A
Authority: TW
Inventors: Chih-Wei Huang; Keng-Hsin Chi; Chien-Nan Lin; Hua-Tso Wei
Original assignee: Tsmc Solar Ltd
Priority date: 2012-09-06
Filing date: 2013-08-13
Publication date: 2014-03-16
Also published as: CN103681950A; US20140065758A1; CN103681950B; US8697478B2; US20140186992A1; US9293633B2; DE102013105520A1

Abstract

一種可移除蓋系統，用於在一製造過程中保護一太陽能電池基材。太陽能電池基材具有一上表面、一下表面及由繞著太陽能電池基材水平延伸之複數個周圍有角邊緣所定義之一周緣。可移除蓋系統包括一蓋子及一彈性可變形密封元件。蓋子具有一上部及形成一內部孔洞之複數個周圍側壁。複數個周圍側壁係界定繞著蓋子水平延伸之一周緣。周緣係近似於太陽能電池基材之周緣。彈性可變形密封元件附著於複數個周圍側壁，並且繞著蓋子之周緣延伸。當蓋子接合於太陽能電池基材時，彈性可變形密封元件係密封太陽能電池基材之上表面於複數個周圍有角邊緣處。

Description

可移除蓋系統及製造太陽能電池之方法

本發明是有關於一種薄膜太陽能電池，特別是有關於一種在製造過程中用於太陽能電池及半導體層之一蓋子。

薄膜光伏(PV)太陽能電池是能源裝置的一類，其以光的形式運用一可更新的能量來源，此種能量來源是被轉換成有用的電能，此種電能可以被使用對於許多的應用。薄膜太陽能電池是多層之半導體結構，而此多層之半導體結構是藉由沉積各種薄層、半導體之膜及其他材料於一基材之上所成型。這些太陽能電池可以被製成輕重量之彈性薄片，其包括複數個個別電性互相連接之電池。輕重量及彈性之特性給予薄膜太陽能電池寬廣的潛在可應用性，做為使用於可攜式裝置、航空及住宅與商業建築物之一電力來源，其中，它們能被合併至各種建築特色之中，例如，屋頂板、建築物的正面及天窗。

薄膜太陽能電池半導體封裝一般包括有成型於一後玻璃或聚合物基材上之一導電背接點或電極以及成型於背電極上之一導電前接點或電極。前電極已被製成用於光穿透導電氧化物(TCO)薄膜材料。一光吸收活性或吸收物層(ABS)是被設置於前電極與背電極之間，其可吸收太陽輻射光子以及激發電子去產生一電流，因而可以化學方式轉換太陽能成電能。

用於形成由硫族化合物材料(例如，銅銦二硒化物種(CIS)、銅二硒化鎵物種、或Cu(In,Ga)Se₂(CIGS)或Cu(In,Ga)(Se,S)₂(CIGSS))所製成之吸收物層的製程包括一以熱爐管為基礎之硒/硫化製程。一般來說，基底材料(例如，銅、銦及鎵(用於CIGS或CIGGS吸收物層))是被濺鍍或沉積於太陽能電池基材之背電極之上。基材然後是被載入於一熔爐之中，其中，含有硒之一載氣是被引入接著引入含有硫化物之氣體，其全部是結合於加熱。

除了被使用於成型薄膜太陽能電池之製程之外，由硫化鎘(CdS)所製成之緩衝層一般是藉由一化學浴沉積(CBD)製程而被成型於吸收層之上，其中，整個基材是被浸沒於一電解化學池之中。

前述之硒/硫化與CBD製程會產生不需要之結轉及化學合成沉積物之成型於太陽能電池之表面上，除了所需之標的區域。如上所述，在形成前述之吸收物及緩衝層之後，蝕刻及清潔後玻璃基材之背側表面以移除可能已黏著及污染此表面之任何化學合成殘骸或沉積物是較佳的，以避免太陽能電池或外觀缺陷之潛在的性能下降。後基材背側蝕刻/清潔運作係使用化學蝕刻、刷洗及水之結合。然而，成型於後玻璃基材之相反側上之硫族化合物吸收物層薄膜是易受到剝離及其他形式的損壞，倘若其暴露於濕氣、水分及蝕刻溶液之中。此能造成外觀缺陷以及更嚴重地影響太陽能電池之可靠度。因此，當清潔後基材時，保護吸收物層不暴露於濕氣及水分是重要的。

本發明基本上採用如下所詳述之特徵以為了要解決上述之問題。

本發明之一實施例提供一種可移除蓋系統，用於在一製造過程中保護一太陽能電池基材膜面暴露於水氣及水的設計，該太陽能電池基材具有一上表面、一下表面及由繞著該太陽能電池基材水平延伸之複數個周圍有角邊緣所定義之一周緣。該可移除蓋系統包括一蓋子，具有一上部及形成一內部孔洞之複數個周圍側壁，其中，該等周圍側壁係定義繞著該蓋子水平延伸之一周緣，以及該周緣係近似於該太陽能電池基材之該周緣；以及一彈性可變形密封元件，附著於該等周圍側壁，並且繞著該蓋子之該周緣延伸，其中，當該蓋子接合於該太陽能電池基材時，該彈性可變形密封元件係密封該太陽能電池基材之該上表面於該等周圍有角邊緣處。

根據上述之實施例，該太陽能電池基材具有一矩形或正方形的形狀。

根據上述之實施例，該蓋子具有一長度與寬度，係至少相同於或大於該太陽能電池基材之一對應的長度與寬度。

根據上述之實施例，該彈性可變形密封元件係附著於該蓋子之該等周圍側壁之一下表面。

根據上述之實施例，該彈性可變形密封元件係由封閉電池乙烯-丙烯-二烯單體所製成。

根據上述之實施例，該彈性可變形密封元件具有泡棉橡膠。

根據上述之實施例，該彈性可變形密封元件係卡合該太陽能電池基材之該等周圍有角邊緣於大約該彈性可變形密封元件之複數個側邊之間的中點處。

根據上述之實施例，該彈性可變形密封元件具有一空中心之剖面形狀。

根據上述之實施例，該彈性可變形密封元件具有一o環或一d環之剖面形狀。

根據上述之實施例，該太陽能電池基材之該上表面具有一吸收物層，以及當該蓋子接合於該太陽能電池基材時，該吸收物層係被定位於該蓋子之下及該彈性可變形密封元件之中。

根據上述之實施例，該蓋子之該周緣具有與該太陽能電池基材互補之形狀，以使得該蓋子完全覆蓋該太陽能電池基材之該上表面。

本發明之另一實施例提供一種太陽能電池製程裝置，其包括一製程圍欄，包括至少一濕太陽能電池製程；一蓋子，具有一上部及形成一內部孔洞之複數個周圍側壁，其中，該等周圍側壁係定義繞著該蓋子水平延伸之一周緣，以及該周緣係近似於一部分被製造之太陽能電池基材之一周緣；一彈性可變形密封元件，附著於該等周圍側壁，並且繞著該蓋子之該周緣延伸；以及一框架，附著於該蓋子，並且連接於該太陽能電池製程裝置，其中，該太陽能電池製程裝置係可運作去放下該蓋子至與該太陽能電池基材之一上表面卡合之一封閉位置之中以及從該太陽能電池基材之該上表面升起該蓋子至脫離於該太陽能電池基材之一開放位置之中；其中，當該蓋子位於該封閉位置時，該彈性可變形密封元件係密封該太陽能電池基材之該上表面於複數個周圍有角邊緣處防止外部水氣來影響膜面。

根據上述之實施例，該太陽能電池製程裝置係可運作去施加一向下力於位在該封閉位置處之該蓋子。

根據上述之實施例，該至少一濕太陽能電池製程係為被執行於該太陽能電池基材之一下表面上之濕基材背側蝕刻。

本發明之又一實施例提供一種製造太陽能電池之方法，其包括：沉積一導電下電極層於一基材之一上表面之上；沉積一吸收物層於該導電下電極層之上；執行硒化於該吸收物層之上；藉由置放一保護蓋於該基材之該上表面上而保護該吸收物層，其中，位於該保護蓋上之一彈性可變形密封元件係卡合該基材之複數個周圍有角邊緣，以產生一防漏密封；以及以被定位於該基材之該上表面上之該保護蓋濕蝕刻該基材之一下表面，以移除硒化合沉積物。

根據上述之實施例，該製造太陽能電池之方法更包括：在濕蝕刻之後，以去離子水清洗該基材；以及在清洗之後，以空氣乾燥該基材。

根據上述之實施例，該製造太陽能電池之方法更包括：在清洗及空氣乾燥之後，從該基材移除該保護蓋。

為使本發明之上述目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例並配合所附圖式做詳細說明。

100‧‧‧薄膜太陽能電池

110‧‧‧基材

111‧‧‧上周圍有角邊緣

112‧‧‧垂直側邊

113‧‧‧上表面

114‧‧‧下表面

115‧‧‧平坦上角落、角落

120‧‧‧下電極層

130‧‧‧吸收物層

140‧‧‧緩衝層

150‧‧‧上電極層

300‧‧‧裝置

302‧‧‧裝載區

304‧‧‧卸載區

306‧‧‧製程圍欄

308‧‧‧滾輪

310‧‧‧濕蝕刻處理區

311‧‧‧結構框架

314、322‧‧‧噴灑噴嘴

320‧‧‧濕沖洗區

330‧‧‧空氣吹乾區

340‧‧‧保護蓋

342‧‧‧密封墊

400‧‧‧蓋子

401‧‧‧角落、固定槽

402‧‧‧上部

404‧‧‧側壁

406‧‧‧下表面

408‧‧‧凹洞

420‧‧‧密封元件

P1、P2、P3‧‧‧切割道

第1圖係顯示根據本發明之一薄膜太陽能電池之一第一實施例之剖面示意圖；第2圖係顯示用於薄膜太陽能電池之成型之一示範製程之流程圖；第3圖係顯示一習知基材背側濕蝕刻/清潔裝置之側視示意圖；第4圖係顯示使用於第3圖之裝置中之一習知保護基材蓋之剖面示意圖；第5圖係顯示根據第4圖之一基材及蓋子之結構之俯視示意圖；第6圖係顯示沿著第5圖之線6-6之基材及蓋子結合之角落區域之剖面示意圖；第7圖係顯示根據本發明之一基材及一保護蓋之結構之俯視示意圖；第8圖係顯示位於一基材上根據第7圖之保護蓋之剖面示意圖；第9圖係顯示根據第8圖之放大側視示意圖，其中，密封元件是被顯示於一未被壓縮狀態中；第10圖係顯示根據第8圖之放大側視示意圖，其中，密封元件是被顯示於一被壓縮狀態中；第11-15圖係顯示可與第9圖之保護蓋使用之密封元件之數個實施例之立體示意圖；以及第16圖係顯示根據第9圖之保護蓋之放大側視示意圖，其中，密封元件之一選擇性的固定裝置係被顯示。

茲配合圖式說明本發明之較佳實施例。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之一較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。以下實施例中所提到的方向用語，例如：上、下、左、右、前或後等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用來說明並非用來限制本發明。

第1圖係顯示一薄膜太陽能電池100之一示範實施例之剖面示意圖。薄膜太陽能電池100基本上包括有一基材110、成型於基材110上之一下電極層120、成型於下電極層120上之一吸收物層130、成型於吸收物層130上之一緩衝層140及成型於緩衝層140上之一TCO上電極層150。額外的層及結構可以被建構於TCO上電極層150之上，以完成太陽能電池。如第6圖、第7圖及第9圖所示，基材110具有由繞著整個基材水平延伸之複數個上周圍有角邊緣111所定義之一周緣，位於基材(被顯示於第6圖及第7圖之中)垂直側邊112之頂部處。如第6圖、第7圖及第9圖所示，上周圍有角邊緣111在一些實施例之中是傾斜於90度，形成一點於剖面(如第9圖所示)以及對應的直線邊緣，此直線邊緣是完全繞著基材之整個周緣水平延伸(如第7圖所示)。

薄膜太陽能電池100進一步包括有被圖刻至半導體結構中之複數個微管道，以內連接各種導電材料層及分離鄰接的太陽能電池。微管道或"切割道"一般是被給予"P"稱號，相關於在半導體太陽能電池製程中之它們的功能與步驟。P1切割道內連接吸收物層130至基材110。P2切割道是形成一導電連接於下電極層120與TCO上電極層150之間。P3切割道完全延伸通過前述之太陽能電池層至基材110，以隔離鄰接的太陽能電池。

用於形成薄膜太陽能電池100之一示範的方法是被顯示於第2圖之中。

請參閱第1圖及第2圖，基材110首先是藉由任何適當之方式被清潔於步驟200，以讓基材準備接收下電極層。在一實施例之中，基材110可以是藉由使用洗滌劑或化學藥品以刷洗工具或超音波清潔工具被清潔。

可以被使用於基材110之適當的材料包括，但不限於此，玻璃(例如，但不限於此，蘇打石灰玻璃)、陶瓷、金屬(例如，但不限於此，不鏽鋼之薄片及鋁)、或聚合物(例如，但不限於此，聚酰胺、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸、聚合烴、纖維素聚合物、聚碳酸酯、聚醚)。在一實施例之中，玻璃可以被使用於基材110。

接著，下電極層120是藉由濺鍍、原子層沉積(ALD)、化學氣相沉積或其他技術而被成型於基材110之上(步驟205)。

在一實施例之中，下電極層120可以是由鉬(Mo)所製成。然而，其他適當的導電金屬與半導體材料可以被使用，例如，Al、Ag、Sn、Ti、Ni、不鏽鋼、ZnTe等。

在一些代表性的實施例之中，但不限於此，下電極層120可以較佳地具有一厚度介於大約0.1微米與1.5微米之間。在一實施例之中，下電極層120具有大約0.5微米之一代表性厚度。

如第1圖及第2圖所示，P1圖刻切割道是接著被成型於下電極層120之中(步驟210)，以使基材110之上表面113暴露。任何適當的切割方法可以被使用，例如，以一尖筆之機械切割或雷射切割。

一p型摻入半導體光吸收物層130接著是被成型於下電極層120之上(步驟215)。吸收物層130材料進一步地填充P1切割道，並且接觸基材110之暴露的上表面113，以內連接吸收物層130於基材110，如第1圖所示。

在一些實施例之中，吸收物層130是一p型摻入硫族化合物材料，例如，Cu(In,Ga)Se₂或”CIGS”。其他適當的硫族化合物材料可以被使用包括Cu(In,Ga)(Se,S)₂或”CIGSS”、CuInSe₂、CuGaSe₂、CuInS₂、Cu(In,Ga)S₂或元素週期表之第II、III或VI族之元素之其他結合。在一些代表性的實施例之中，吸收物層130可以較佳地具有一厚度介於大約0.5微米與5.0微米之間。在一些實施例之中，吸收物層130具有大約2微米之一代表性厚度。

由CIGS所形成之吸收物層130可以藉由任何適當之真空或非真空製程而被成型。此種製程包括，但不限於此，硒化、在硒化後之硫化(“SAS”)、蒸發、濺鍍電沉積、化學氣相沉積、噴墨等(步驟215)。

步驟215之硒化及硫化製程會留下沉積物或有機及/或無機化合物之殘餘物於基材110之背側或下表面114之上(如第4圖所示)，其可藉由一基材背側清潔製程所移除。此種清潔製程一般包括有化學蝕刻、機械刷洗及背側基材表面之水清洗。此清潔製程是進一步地如下所詳述。

如第1圖及第2圖所示，一n型緩衝層140，其可以是CdS(硫化鎘)，接著是被成型於吸收物層130之上，以產生一電氣主動n-p接合(步驟220)。緩衝層140可以任何方法被成型。在一實施例之中，緩衝層140可以是藉由一電解液化學浴沉積(CBD)製程而被成型，其係使用含有硫之一電解液溶液。在一些代表性的實施例之中，但不限於此，緩衝層140可以較佳地具有一厚度介於大約0.005微米與0.15微米之間。在一實施例之中，緩衝層140具有大約0.015微米之一代表性厚度。

成型CdS緩衝層之CBD製程亦典型地留下沉積物或有機及/或無機化合物之殘餘物於基材110之背側或下表面114之上，其可藉由重複相同之基材背側清潔製程所移除(步驟222)，接在被使用於成型吸收物層130之一些實施例中之硒化及硫化製程(步驟215)之後。此清潔製程是進一步地如下所詳述。

在形成CdS緩衝層140之後，P2切割道是接著被切過吸收物層130，以暴露下電極層120之上表面113於開放切割道之內(步驟225)。任何適當之方法可以被使用去切割P2切割道，如以上所述，包括機械(例如，切割尖筆)或雷射切割。P2切割道將被填充以上電極層150之一導電材料，以內連接上電極至下電極層120。

如第1圖及第2圖所示，在形成P2切割道之後，較佳地由一TCO材料所製成之一光傳遞n型摻入上電極層150是接著被成型於緩衝層140之上部，用以從電池收集電流(電子)以及較佳地吸收通過吸收物層130之光線的一最小量(步驟230)。此會產生額外的主動表面區域對於電流之收集，藉由攜帶電荷至一外部電路之上電極。P2切割道亦是至少部分地被填充以如第1圖所示之TCO材料於P2切割道之垂直側壁上及下電極層120之上部，以形成一電性連接於上電極層150與下電極層120之間。

鋁(Al)及硼(B)是兩個可能之n型摻雜物，其一般是被使用於TCO上電極於薄膜太陽能電池之中；然而，其他適當之摻雜物可以被使用，例如，Al、B、Ga、In或元素週期表之第III族之其他元素。

在一實施例之中，被使用於上電極層150之TCO可以是被使用於薄膜太陽能電池中之任何材料。適當的TCO包括有ZnO、摻入硼之ZnO(BZO)、摻入鋁之ZnO(AZO)、摻入鎵之ZnO(GZO)、摻入銦之ZnO(IZO)、氟錫氧化物(FTO或SnO₂：F)或銦錫氧化物(ITO)。上電極層150可以由任何其他適當的塗佈材料所製成，例如，奈米碳管層。在一實施例之中，被使用之TCO是BZO。

在一些實施例之中，上電極層150可以是由摻入硼之ZnO或BZO所製成。值得注意的是，一薄本質ZnO層可以成型在吸收物層130之上部，在較厚之n型摻入TCO上電極層150之成型過程中。

如第1圖及第2圖所示，接著TCO上電極層150之成型，P3切割道是被成型於薄膜太陽能電池100之中(步驟240)。P3切割道是延伸通過(從上至下)上電極層150、緩衝層140、吸收物層130及下電極層120至基材110之上部。

額外的最終背端步驟然後是被採取去完成太陽能電池模組。此包括以一適當之密封劑層壓一上蓋(未顯示)，例如一玻璃蓋，於電池結構之上，以密封太陽能電池(第2圖之步驟245及250)。

進一步之背端製程(步驟255)是被執行，其包括成型前導電格狀接點及一或多個抗反射塗佈物(未顯示)於上電極層150之上。格狀接點將會向上突出通過及超過任何抗反射塗佈物之上表面，用以連接至外部電路。此會產生一完整之太陽能電池模組(步驟260)。

背側蝕刻及清潔裝置

第3圖係顯示使用於執行基材110背側蝕刻及清潔運作之裝置300之示意圖。裝置300包含一內聯處理系統，其包括一裝載區302、一濕蝕刻處理區310、一濕沖洗區320、一空氣吹乾區330以及一卸載區304。裝置300包括有一細長之製程圍欄306，其係從裝載區302縱向延伸至卸載區304。此會產生一受控制的環境繞著太陽能電池100(或部分被成型之太陽能電池)，用於執行連續的蝕刻、清洗及空氣乾燥運作。裝置300包括所有適當及必要之輔助設備，以執行每一個運作，例如，液體化學儲存與分配設備、幫浦、馬達、刷子、吹風機/風扇、擦拭葉片、電源供應器、控制器等。蝕刻與清潔裝置是商業可得的。

在蝕刻與清潔製程中，基材110是被容納於裝載區302之中，如第3圖之左側所示。於第2圖之步驟219在太陽能電池100製程中，吸收物層130已經被成型於基材110之上(步驟215)，並且受到處理於硒化爐中，因而需要從基材之背側(亦即，第6圖之下表面114)移除不需要的殘留化學化合沉積物(步驟219)。此將是一第一蝕刻/清潔運作於太陽能電池100之上。可選擇地，CdS緩衝層140可以經由CBD(步驟220)而已被成型，在一第二蝕刻/清潔運作(步驟222)之前。在第一或第二蝕刻/清潔運作(步驟219或222)之中，具有被成型在基材110之相對前側上之吸收物層130的基材110需要來自於蝕刻/清潔製程之保護。

如第3圖及第4圖所示，一保護蓋340是被置於裝載區302中之基材110之上。第4圖係第3圖之放大示意圖，其顯示蓋子於製程中是被定位於基材之上(參見向下箭頭)。保護蓋340可以被支撐及暫時連接於裝置，用於裝載至濕蝕刻處理區310之中，以及藉由一適當之結構框架311從空氣吹乾區330卸載。裝置300包括一蓋子處理系統，其可經由結構框架311升起及降下保護蓋340以及在處理過程中維持保護蓋340與基材110之間的卡合。保護蓋340是被向下壓至位於裝載區302中之基材110之上表面113之一上平坦周緣部(參見第4圖及第6圖)。薄片型O環類型之一周圍密封墊342是完全繞著保護蓋340之周緣延伸，並且是壓抵上表面，以形成一密封去保護位於保護蓋340內之吸收物層130。此種密封具有一向外呈喇叭形展開區(典型地被設置於大約45度處)，如第4圖所示，其是向上摺疊及變平坦，當被向下壓抵靠基材時。

接著在蝕刻/清潔製程之中(第2圖中之步驟219或222)，具有保護蓋340於適當位置處之被保護的基材110在第3圖中從左方流動至右方，並且首先移動通過裝置300之濕蝕刻處理區310，以從基材110之背側或下表面114移除化學化合物。在一些實施例之中，基材110可以自動地移動於一輸送帶(由複數個滾輪308所示意代表)之上通過裝置300。蓋子處理系統會釋放保護蓋340，在其離開裝載區302以及進入濕蝕刻處理區310之後。裝置300會保持壓力於蓋子，其會與基材110保持密封。濕或液體蝕刻化學藥品(例如，過氧化氫)及/或藉由複數個化學噴灑噴嘴314所分散之其他物之一結合是被使用去從基材110之背側表面移除化學複合沉積物。

如第3圖所示，被保護的基材110接著會移動通過濕沖洗區320，其中，複數個去離子水(DI)噴灑噴嘴322會弄濕基材及保護蓋340之暴露部分，以沖洗掉任何殘留的蝕刻化學藥劑。在沖洗之後，基材110會移動通過空氣吹乾區330，其中，一或多個吹風機會驅使高壓乾淨空氣跨過保護蓋340及基材之暴露部分，以移除重大數量之殘留水分及水氣。基材110接著會移動至位於右方處之卸載區304之中。此時，基材110已離開主動製程區或室310、320及330，以及保護蓋340現在可以藉由蓋子處理系統經由結構框架311被提起於基材。裝置300會使保護蓋340返回至裝載區302，以用於對要被處理背側蝕刻/清潔之另一個基材的應用。

在某些情況中，顯示於第3圖及第4圖中之保護蓋340可能不是完全有效於防止在蓋子下之一些數量之液體化學藥劑及/或水之滲透。液體化學藥劑及/或水有時能找到一洩漏路徑於密封物之下，並且到達吸收物層130以及損壞吸收物層130及危及被製造之太陽能電池的性能。數個因素可以導致此種洩漏。

舉例來說，基材110是典型為矩形的，如第5圖所示。相反地，保護蓋340可能不會完美符合構造，特別是沿著整個周緣至基材110之形狀，並且在一些實施例之中，蓋子可以具有圓形或拱形的的角落，如第5圖所示。當蓋子是被置放於基材之上時，在基材110之上表面113上之角落部分會保持暴露。此會產生暴露的平坦上角落115表面區域。留在基材110之這些暴露的平坦上角落115表面區域上之沖洗水可以類似地藉由高壓吹風機被趕走於空氣吹乾區330中之密封墊342之下。由於密封墊342是卡合於基材110之上表面113，在上表面113上之輕微的表面瑕疵能產生路徑對於水氣及液體洩漏至蓋子之下以及到達吸收物層130。

為了最小化或消除上述之潛在洩漏問題，第7圖至第10圖顯示一保護蓋系統之各種實施例，其中，保護蓋系統包括有一保形的蓋子400及一密封元件420。不像顯示於第5圖及第6圖中之前述保護蓋340，蓋子400係形成一防水密封於基材110之直線形上有角邊緣111與密封元件420之間(參見第8圖)。根據本發明之邊緣密封介面可提供改善的保護對抗水氣穿透以及消除任何平坦暴露上表面113區域於基材110之上(特別是在角落115處)。基材110之周圍有角邊緣111係提供線性卡合於密封元件420，其可產生一水密封於蓋子400。

請參閱第7圖，為了達到在基材110之角落115處的邊緣密封，蓋子400之周圍邊緣是符合與相配於基材110之形狀。在各種實施例之中，舉例來說，蓋子400可以具有矩形的、具有圓角之矩形的、多邊形的或圓形的形狀，取決於基材110之形狀。在所顯示之實施例之中，蓋子400與基材110之形狀是矩形的。蓋子400之四個角落401是特別地相配於基材110之角落115的結構，以達成繞著基材之周緣之邊緣密封(參見第7圖)。

在尺寸上，蓋子400具有長度之一外尺寸以及與基材110之長度與寬度相同或稍大之寬度。在各種實施例之中，密封元件420是附著於蓋子400，並且仍然是卡合於基材110之直線邊緣。蓋子400在長度與寬度上是稍微大於基材110，以容納密封元件420。

蓋子400可以是由包括塑膠或金屬之任何適當材料所製成。在一實施例之中，蓋子400是由聚碳酸酯所製成，其可以是透明的或不透明的。如上所述，蓋子400可以是單一構造的以及由任何適當之製程(包括模鑄、鑄造、沖壓、擠壓等)所成型。蓋子400具有一適當之厚度去提供所需的結構強度，以形成一實質上剛性的蓋子去在裝置300之處理過程中抵抗彎曲、撓曲或扭曲。

如第8圖至第10圖所示，蓋子400包括有一水平的上部402及從上部402朝下延伸之複數個垂直的側壁404。垂直的側壁404係界定足夠高度之一內部凹洞408去覆蓋基材110，而不會損壞已被成型之太陽能電池層，例如，吸收物層130。在一些實施例之中，側壁404係界定蓋子400之一周緣。在一實施例之中，上部402是實質上平坦的或稍微半球形的。側壁404可以是垂直於上部402或稍微傾斜的。一周圍下表面406是被成型於每一個側壁404之下，其是繞著蓋子400之周緣延伸。周圍下表面406具有一足夠之高度去允許蓋子400平穩地放置於基材110之上以及容納密封元件420之側向寬度。

根據各種的實施例，密封元件420是一高度可壓縮及可變形的彈性體元件，其具有結構上之一大程度的彈性去使蓋子400對於基材110之邊緣之暫時密封之效用最大化，在第3圖之裝置300中之背側基材蝕刻/清潔過程中。在一些實施例之中，密封元件420是由泡棉橡膠所製成，例如，EPDM封閉巢室海綿。EPDM具有所需之可壓縮的彈性及記憶特性對於在壓縮與膨脹之重複循環上之一抗漏密封。其他高度可變形的密封材料可以被使用，例如，天然或合成橡膠、矽膠、丁基橡膠、尼奧普林橡膠或NBR(丁腈橡膠)。

在運作之中，裝置300最初會定位蓋子400於基材110之上，其中，密封元件420是靠近於或稍微卡合於基材之邊緣111，如第8圖及第9圖所示。密封元件420是處於一未變形及未被壓縮之狀態中，如第9圖所示。蓋子400然後是被向下壓抵基材110，其中，基材110之邊緣111會變形以及至少部分地壓迫密封元件420(參見第10圖)，以產生繞著基材110之周圍邊緣之一抗漏密封。密封元件420是處於一被壓縮狀態之中，並且密封蓋子400於基材110，以開始背側清潔製程。

密封元件420可以具有多個剖面結構，其包括例如顯示於第11圖至第13圖中之變化結構之開放構造，其具有被密封材料之一壁所圍繞之一開放中央區域，或例如顯示於第14圖至第15圖中之變化結構之封閉實心構造。結構形式(亦即，開放或封閉)及剖面結構將部分取決於被選擇去將密封元件420附著於蓋子400之方法、所需之可變形能力之程度以及被提供之側壁下表面406之構造與尺寸。在一些實施例之中，密封元件420具有顯示於第11圖至第13圖中之一O環之構造或修改O環之形狀。在一實施例之中，密封元件420是一O環，其具有一D形剖面，如第13圖所示。

密封元件420具有一長度適合去完全繞著位於側壁下表面406上之蓋子400之周緣沿伸，如此一來，沒有間隙會存在，而水氣不會到達位於基材110上之吸收物層130。如上所述，密封元件420之總結合長度是與基材110之周圍有角邊緣111之總結合長度相同。密封元件420可以是疊接的、斜接的或用別的方法結合在一起，例如在蓋子400之角落401處以形成繞著蓋子400之整個周緣沿伸之一連續環圈密封。

密封元件420可以是藉由任何適當之方式(包括黏著劑)附著於蓋子400之下表面406。具有一平坦側邊或表面之密封元件420之構造(例如第12圖、第13圖及第15圖所示)可以利用一黏著劑而被輕易地附著，當下表面406具有一平坦輪廓時。在顯示於第16圖之其他實施例之中，下表面406包括有一固定槽401，以容納一部分的密封元件420。被顯示之密封元件之任何的剖面構造可以一固定槽401被使用。特別的是，沒有一平坦側邊或表面之密封物，例如顯示於第11圖及第14圖中之那些密封物，可以一固定槽被使用於一更牢靠的密封物之中，藉由使密封物位於下表面406之中。

在一些實施例之中，蓋子400與密封元件420是被建構與配置去使得基材110之上周圍有角邊緣111卡合於靠近密封物之中點之密封物，如第9圖、第10圖及第16圖所示，用於最大的變形與效用。

雖然本發明已以較佳實施例揭露於上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。