TWI415704B - High precision solar glass laser marking method - Google Patents

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TWI415704B TW100114407A TW100114407A TWI415704B TW I415704 B TWI415704 B TW I415704B TW 100114407 A TW100114407 A TW 100114407A TW 100114407 A TW100114407 A TW 100114407A TW I415704 B TWI415704 B TW I415704B
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Description

高精度太陽能玻璃雷射劃線方法
本發明係關於一種可有效提高所刻劃之直線間平行度的高精度太陽能玻璃雷射劃線方法。
其中一種矽薄膜太陽能電池的製作方式，係先在一基板上生成一透明導電薄膜層(Transparent Conducting Oxide，TCO)，並利用雷射在該透明導電薄膜層上刻劃出相間隔的直線，以將該透明導電薄膜層隔出數個隔離的區域；接著以濺渡或電漿輔助化學氣相沉積法(Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition，PECVD)於該透明導電薄膜層上鋪設一非晶矽薄膜層，並同樣利用雷射在該非晶矽薄膜層上刻劃出直線；然後再於該非晶矽薄膜層上鋪設一金屬薄膜層，且同樣利用雷射在該金屬薄膜層上刻劃直線。
其中，在對於前述透明導電薄膜層、非晶矽薄膜層以及金屬薄膜層上之雷射劃線製程的品質要求中，最基本的就是線與線不得形成交叉，亦即線與線間需相互平行，更甚者則是要求線與線間之劃線平行度的誤差需在+/-10微米(μm)以內。
現有技術之雷射劃線方法，係設置三支固定式電荷耦合元件(Charge-Coupled Device，CCD)的方式來進行視覺取像，該視覺取像的主要目的在求得前一薄膜層上之直線的斜率以及線與線之間的平均間距，進一步具體的來說，參見圖8所示，首先令前述三固定式電荷耦合元件分別為一第一電荷耦合元件31、一第二電荷耦合元件32與一第三電荷耦合元件33，接著假設當要將一非晶矽薄膜層以直線分隔出四十個區塊時，需在該等薄膜層上刻劃出三十九條直線；實際操作時，先利用該第一電荷耦合元件31與第二電荷耦合元件32對該透明導電薄膜層上之第一條直線L1的兩點位置進行取像，並計算以求得該第一條直線L1的斜率，同時利用該第三電荷耦合元件33對該透明導電層上之第三十九條直線L39進行取像，配合該第一電荷耦合元件31的取像結果，從而推算出第一條直線L1至第三十九條直線L39間各直線的平均間距，然後便可藉上述計算所得之透明導電薄膜層上第一條直線L1的斜率以及各直線之平均間距的數據，來對該非晶矽薄膜層進行雷射劃線；同樣地，在後續的步驟中，也是先利用各電荷耦合元件來對該非晶矽薄膜層上的直線進行取像，以求得該非晶矽薄膜層上第一條直線的斜率以及各直線之平均間距後，再對該金屬薄膜層進行雷射劃線。
然而，由於上述現有技術之雷射劃線方法僅藉一次的取像結果來決定後續所有直線的劃線斜率以及線與線之間的平均間距，未能考慮到各加工設備間之精度的差異，以及該基板本身可能會因外力而產生位移的問題，以致隨著所需刻劃之直線的數量越多，所刻劃之直線間平行度的良率也越低，如此將會導致該太陽能電池發電效率的遞減。
有鑑於上述現有技術所存在的問題，本發明提供一種高精度太陽能玻璃雷射劃線方法，希藉此設計解決現有技術雷射劃線方法僅藉一次的取像結果決定後續所有直線的斜率以及線與線間之間距，導致各直線間平行度之良率低的缺點。
為了達到上述的發明目的，本發明所利用的技術手段係使一高精度太陽能玻璃雷射劃線方法包括：提供一基板，該基板具有一前一製程薄膜層，前一製程薄膜層上形成有多數相互平行的直線；執行一直線取像動作，其係先以至少一視覺對位裝置取得該基板上前一製程薄膜層中所刻劃的其中一直線的兩點座標，並定義該直線為一第一直線，利用所取得之兩點座標計算該第一直線之線斜率，接著移動該視覺對位裝置與基板的相對位置，使該視覺對位裝置對應前一製程薄膜層上與該第一直線相鄰之另一直線，並定義該另一直線為一第二直線，經取得該第二直線之兩點座標計算該第二直線之線斜率，又，將該第二直線中其中一點的座標與該第一直線中其中一點的座標進行計算，可求得該第一、第二直線之間的間距；執行一雷射劃線動作，其係令該基板與至少一雷射劃線裝置相對側向移動，使該雷射劃線裝置根據前一製程薄膜層上第一直線的兩點座標在該基板之一後一製程薄膜層上進行刻劃直線的動作，配合該第一直線之線斜率，令該雷射劃線裝置在劃線的過程中進行位置的微調，接著根據該第一、第二直線之間的間距，令該雷射劃線裝置移動至該後一製程薄膜層之下一直線預定刻劃位置； 重複前述直線取像動作及雷射劃線動作，直至根據前一製程薄膜層上的所有直線在後一製程薄膜層上完成刻劃所有直線。
上述太陽能玻璃雷射劃線方法中，該基板可分為若干區塊，每一區塊配置一視覺對位裝置以及一雷射劃線裝置，以同時對各區塊進行該直線取像動作以及該雷射劃線動作。
上述直線取像動作與雷射劃線動作中，可驅動一可夾掣該基板的夾持機構來帶動該基板相對該視覺對位裝置側向移動。
上述直線取像動作中，計算所得之第一直線與第二直線的兩點座標以及線斜率係傳遞至相對應的雷射劃線裝置中，計算所得之第一直線與第二直線之間的間距係傳遞至設有該雷射劃線裝置之一移動平台，以令該移動平台根據該第一、第二直線之間的間距來帶動該雷射劃線裝置移動至該後一製程薄膜層之下一直線預定刻劃位置。
本發明的優點在於，其藉由取得前一製程中每一條直線之兩點座標的方式，除了可精確掌控前一製程中每一條直線之線斜率以及劃線間距之外，更可即時調整該雷射劃線裝置於後一製程中所刻劃之直線的線斜率，從而達到提高各直線間之平行度的目的。
以下配合圖式及本發明之較佳實施例，進一步闡述本發明為達成預定發明目的所採取的技術手段。
參見圖1至3所示，本發明之高精度太陽能玻璃雷射 劃線方法係利用一雷射劃線設備10來予以達成，該雷射劃線設備10包括一機台11、一氣浮平台12、一夾持機構13、至少一雷射劃線裝置14與至少一視覺對位裝置15：該機台11上設有一移動平台111，該移動平台111可於該機台11上沿一方向來回移動；該氣浮平台12架設於該機台11上方，一待進行雷射劃線加工之基板20係位於該氣浮平台12上方，藉該氣浮平台12所產生之氣體來托持該基板20，令該基板20可以近似懸浮的非接觸方式來進行移動；該夾持機構13架設於該氣浮平台12的一側，可夾掣並帶動該基板20沿一方向來回移動，該夾持機構13帶動該基板20移動的方向與該移動平台111的移動方向相互垂直；該雷射劃線裝置14裝設於該移動平台111上，且位於該氣浮平台12下方，該雷射劃線裝置14可於該移動平台111上沿一方向來回移動，該雷射劃線裝置14之移動方向平行於該移動平台111之移動方向，又，該移動平台111以及雷射劃線裝置14皆以伺服馬達系統來驅動並進行精密定位；該視覺對位裝置15為電荷耦合元件(Charge-Coupled Device，CCD)，其係裝設於該氣浮平台12上方，該視覺對位裝置15可沿一方向來回移動，該視覺對位裝置15的移動方向垂直於該夾持機構13，亦即，該視覺對位裝置15的移動方向與該移動平台111以及雷射劃線裝置14相互平行。
參見圖4至7所示，令該基板20在以本發明之高精度太陽能玻璃雷射劃線方法進行雷射劃線加工時，其上已有在前一製程中刻劃了複數條相互平行之直線的薄膜層，又，令該基板20上對應直線兩端的兩相對側分別為一第一 側21與一第二側22，本發明之高精度太陽能玻璃雷射劃線方法包括一直線取像動作以及一雷射劃線動作，其中：在直線取像動作中，先以該視覺對位裝置15在該基板20之第一側21處對該前一製程之薄膜層的第一直線L1進行取像動作，以取得該第一直線L1上其中一點的座標，接著驅動該夾持機構13來帶動該基板20側向移動，使該視覺對位裝置15對應於該基板20之第二側22處，並對前一製程之薄膜層的第一直線L1進行取像動作，以取得該第一直線L1上另一點的座標，對該第一直線L1上所取得之兩點座標進行計算可求得該第一直線L1的線斜率，將計算所得之第一直線L1的兩點座標以及線斜率傳遞至相對應之雷射劃線裝置14的伺服馬達系統中；接著移動該位於基板20之第二側22處的視覺對位裝置15至前一製程之薄膜層中第二直線L2的位置處，以取得該第二直線L2上其中一點的座標，將於該第二直線L2上所取得之點的座標與該第一直線L1中其中一點的座標進行計算，可求得該第一、第二直線L1、L2之間的間距，並將計算所得之間距傳遞至該移動平台111之伺服馬達系統中，接著驅動該夾持機構13來帶動該基板20反向移動，使該視覺對位裝置15對應於該基板20之第一側處，並對前一製程之薄膜層的第二直線L2進行取像動作，以取得該第二直線L2上另一點的座標，對該第二直線L2上所取得之兩點座標進行計算，可求得該第二直線L2的線斜率，將計算所得之第二直線L2的座標以及線斜率傳遞至該雷射劃線裝置14之伺服馬達系統中； 雷射劃線動作係對後一製程之薄膜層進行劃線，且與該第二直線之取像動作同時進行，當於前述第二直線之取像動作中，且在該夾持機構13帶動該基板20移動的同時，該雷射劃線裝置14根據前述直線取像動作所取得之前一製程之薄膜層上第一直線L1的兩點座標在後一製程之薄膜層上進行刻劃直線的動作，並配合該第一直線L1之線斜率，令該雷射劃線裝置14在劃線的過程中進行位置的微調，當該後一製程之薄膜層的第一直線刻劃完成之後，根據前述直線取像動作中所得之第一、第二直線L1、L2之間的間距，令該移動平台111帶動該雷射劃線裝置14移動至下一直線之預定刻劃位置，並重複該直線取像動作以及該雷射劃線動作。
上述雷射劃線裝置14與視覺對位裝置15的數量可配合基板20的尺寸大小來選擇使用，例如，在本發明之較佳實施例中，該雷射劃線設備10上係設有二雷射劃線裝置14與二視覺對位裝置15，以縮短進行雷射劃線的時間。
藉由上述本發明之高精度太陽能玻璃雷射劃線方法，可更精確掌控前一製程中每一條直線之線斜率以及劃線間距，以即時調整該雷射劃線裝置14於後一製程中所刻劃之直線的線斜率，從而達到提高各直線間之平行度的目的。
10‧‧‧雷射劃線設備
11‧‧‧機台
111‧‧‧移動平台
12‧‧‧氣浮平台
13‧‧‧夾持機構
14‧‧‧雷射劃線裝置
15‧‧‧視覺對位裝置
20‧‧‧基板
21‧‧‧第一側
22‧‧‧第二側
L1‧‧‧第一直線
L2‧‧‧第二直線
31‧‧‧第一電荷耦合元件
32‧‧‧第二電荷耦合元件
33‧‧‧第三電荷耦合元件
L1‧‧‧第一條直線
L39‧‧‧第三十九條直線
圖1為一雷射劃線設備之前視圖。
圖2為該雷射劃線設備之側視圖。
圖3為該雷射劃線設備之上視圖。
圖4至7為本發明之直線取像動作之上視示意圖。
圖8為現有技術之取像動作的上視示意圖。
12‧‧‧氣浮平台
20‧‧‧基板

Claims (5)

  1. 一種高精度太陽能玻璃雷射劃線方法，其包括：提供一基板，該基板具有一前一製程薄膜層，前一製程薄膜層上形成有多數相互平行的直線；執行一直線取像動作，該直線取像動作係先以至少一視覺對位裝置取得該基板上前一製程薄膜層中所刻劃的其中一直線上的兩點座標，並定義該直線為一第一直線，利用所取得之兩點座標計算該第一直線之線斜率，接著移動該視覺對位裝置與基板的相對位置，使該視覺對位裝置對應前一製程薄膜層上與該第一直線相鄰之另一直線，並定義該另一直線為一第二直線，經取得該第二直線之兩點座標計算該第二直線之線斜率，又，將該第二直線中其中一點的座標與該第一直線中其中一點的座標進行計算，可求得該第一、第二直線之間的間距；執行一雷射劃線動作，該雷射劃線動作係令該基板與至少一雷射劃線裝置相對側向移動，使該雷射劃線裝置根據前一製程薄膜層上第一直線的兩點座標在該基板之一後一製程薄膜層上進行刻劃直線的動作，配合該第一直線之線斜率，令該雷射劃線裝置在劃線的過程中進行位置的微調，接著根據該第一、第二直線之間的間距，令該雷射劃線裝置移動至該後一製程薄膜層之下一直線預定刻劃位置；重複前述直線取像動作及雷射劃線動作，直至根據前一製程薄膜層上的所有直線在後一製程薄膜層上完成刻劃所有直線。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之高精度太陽能玻璃雷射劃線方法，其中，該基板分為若干區塊，每一區塊配置一視覺對位裝置以及一雷射劃線裝置，以同時對各區塊進行該直線取像動作以及該雷射劃線動作。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之高精度太陽能玻璃雷射劃線方法，其中，在前述直線取像動作與雷射劃線動作中，係驅動一可夾掣該基板的夾持機構來帶動該基板相對該視覺對位裝置側向移動。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之高精度太陽能玻璃雷射劃線方法，其中，在前述直線取像動作與雷射劃線動作中，係驅動一可夾掣該基板的夾持機構來帶動該基板相對該視覺對位裝置側向移動。
  5. 如申請專利範圍第1至4項任一項所述之高精度太陽能玻璃雷射劃線方法，其中，在前述直線取像動作中，計算所得之第一直線與第二直線的兩點座標以及線斜率係傳遞至相對應的雷射劃線裝置中，計算所得之第一直線與第二直線之間的間距係傳遞至設有該雷射劃線裝置之一移動平台，以令該移動平台根據該第一、第二直線之間的間距來帶動該雷射劃線裝置移動至該後一製程薄膜層之下一直線預定刻劃位置。
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