TWI518936B - 太陽能生產線之度量與偵測套組 - Google Patents
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Description
本發明的實施例一般相關於在一生產線上生產一太陽能電池裝置期間，用於品質檢測和收集計量資料之一套模組。
光伏(PV)裝置或太陽能電池是將太陽光轉換成直流(DC)電力的裝置。典型的薄膜型太陽能裝置，或薄膜太陽能電池具有一或多p-i-n接頭。每個p-i-n接頭包含一p型層、一本質型層和n型層。當太陽能電池的p-i-n接頭暴露在陽光(含有光子能量)下，陽光通過光伏效應轉化為電能。太陽能電池可以平鋪成更大的太陽能電池陣列。太陽能陣列係藉由連接數個太陽能電池所構成，然後以特定的框架和連接器來將它們連接成面板。
通常情況下，一薄膜太陽能電池包括主動區域、或光電轉換單元、和一透明導電氧化物(TCO)薄膜，其被設置為一正面電極和/或作為一背面電極。該光電轉換單元包括一p型矽層、一n型矽層和夾在p型和n型矽層之間的一本質型(i型)矽層。幾種類型的矽薄膜，包括微晶矽薄膜(μc-Si)、非晶矽薄膜(的a-Si)、多晶矽薄膜(poly-Si)等，可被用來形成光電轉換裝置的p型、n型、和/或i型層。背面電極可包含一或多導電層。有需要改進形成一太陽能電池的製程，使具有良好的界面接觸、較低的接觸電阻、及較高的整體表現。
因為傳統的能源價格上升，有需要使用一低成本太陽能電池裝置來產生較低成本的電力。傳統的太陽能電池製造過程是高度勞動密集型，且有許多中斷可能影響生產線的產出、太陽能電池的成本和裝置產量。例如，傳統的太陽能電池裝置的品質檢測通常只能在完全形成的太陽能電池裝置上進行性能測試，或只能人工從生產線上取出部分形成的太陽能電池裝置並進行檢測。在製造太陽能電池裝置的期間，沒有檢測方式提供計量資料，以保證太陽能電池裝置的品質和診斷或調整生產線製程。
因此，有需要一種生產線，其具有一組可策略性配置的模組，以在各種層級的形成中提供對太陽能電池裝置的檢測，同時收集和使用計量數據來診斷、調整或改善在生產太陽能電池裝置期間之生產線的生產流程。
在本發明的一實施例中，一種太陽能電池生產線包括：複數自動化裝置，其配置為沿著一路徑，序列地傳輸基板；一第一光學檢測模組，其沿著該路徑定位，以接收一基板，該基板上沉積有一正面接觸層和定位在一或多個叢集工具之上游，該一或多叢集工具有至少一個處理室，其經調適以沉積一含矽層在該基板的一表面，其中該光學檢測模組包括一檢測裝置，其定位以檢視該基板的一區域且配置為以光學方式接收關於在該被檢視的區域上是否存在缺陷之資訊；一薄膜特徵模組，其沿著位在該一或多叢集工具下游的路徑定位，並具有一或多檢測裝置，其配置為檢測設置在該基板之該表面的該含矽層的一區域，使得可決定相關於該含矽層的厚度的資訊；及一系統控制器組件，其與該等模組之每一者溝通，並配置為分析從該等模組之每一者接收到的資訊，及發出指示，以在該生產線內對該等模組之一或多者採取改正措施。
在本發明的另一實施例中，一種太陽能電池生產線包括：一第一光學檢測模組，其定位在該一或多叢集工具上游的該生產線內，經調適以在該正面接觸層上沉積複數含矽層，和配置為接收一基板，該基板上沉積有一正面接觸層，其中該第一光學檢測模組包括一檢測裝置，其定位以檢視該基板的一區域且配置為以光學方式接收關於在該被檢視的區域上是否存在缺陷之資訊；一第二光學檢測模組，其定位在該一或多叢集工具下游且配置為接收該基板，其上沉積有複數含矽層，其中該第二光學檢測模組包括一檢測裝置，其定位以檢視該基板的一區域和配置為以光學方式接收是否在該被檢視的區域的複數含矽層存在有一缺陷；複數刻劃檢測模組，其中該複數刻劃檢測模組的一第一者被定位在該第二光學檢測模組的下游，和配置為接收具有形成在複數含矽層上的複數刻劃區域之該基板，其中該第一刻劃檢測模組被配置為以光學方式檢測形成在複數含矽層上的該被刻劃區域；及一系統控制器組件，其與該等模組之每一者溝通，並配置為分析從該等模組之每一者接收到的資訊，及發出指示，以在該生產線內對該等模組之一或多者採取改正措施。
在本發明的另一實施例中，一種在一生產線上形成太陽能電池的方法，包括以下步驟：使用複數自動化裝置，序列地沿著一傳輸路徑傳輸複數基板；在複數處理模組中處理該複數基板之每一者，該複數處理模組沿著該傳輸路徑定位；及在複數檢測模組中檢測該複數基板之每一者，該複數檢測模組沿著該傳輸路徑定位。處理該複數基板之每一者包括：移除一正面接觸層的一部分，該正面接觸層沉積在每一基板的一表面，該每一基板位在沿著該傳輸路徑定位的一第一處理模組上；在該正面接觸層上沉積一第一複數含矽層，該正面接觸層位在一第一叢集工具，該第一叢集工具位在一第二處理模組內，該第二處理模組被定位在該第一處理模組沿著該傳輸路徑的下游；在一第三處理模組移除複數含矽層的一部分，該第三處理模組位在該第二處理模組沿著該傳輸路徑的下游；在一第四處理模組移除複數含矽層的一金屬層，該第四處理模組位在該第三處理模組沿著該傳輸路徑的下游；及在一第五處理模組移除該金屬層的一部分，該第五處理模組位在該第四處理模組的下游，以在每一基板上形成至少二序列地連接的太陽能電池。在一實施例中，檢測該複數基板之每一者包括：在一第一檢測模組以光學方式檢測每一基板，該第一檢測模組位在該第二處理模組上游，並決定是否在該區域內存在一缺陷；測量在該正面接觸層的複數部分之間的電子連續性，該正面接觸層被定位在相對於在一第二檢測模組之該正面接觸層的該被移除部分之相對側，該第二檢測模組被定位在該第二處理模組的上游；在一第三檢測模組檢測在每一基板上的該第一複數含矽層，該第三檢測模組被定位在該第一叢集工具的下游，和決定該第一複數含矽層的至少一者的厚度；在一第四檢測模組以光學方式檢測在每一基板上的該第一複數含矽層的一區域，該第四檢測模組被定位在該第二處理模組的下游，和決定是否在該區域內的該複數含矽層存在一缺陷；以光學方式檢測每一基板的一區域，其中在一第五檢測模組已移除至少該第一複數含矽層的至少一部分，該第五檢測模組定位在該第三處理模組的下游；及以光學方式檢測每一基板的一區域，其中在一第六檢測模組已移除該金屬層的至少一部分，該第六檢測模組定位在該第五處理模組的下游。
一種太陽能電池生產線，包括：複數自動化裝置，其配置為沿著一路徑，序列地傳輸基板；一第一刻劃模組，其沿著該路徑定位，以接收一基板，其上沉積有一正面接觸層，和配置為在該正面接觸層上形成複數刻劃的區域；一第一叢集工具，其被定位在該第一刻劃模組沿著該路徑的下游；和具有一或多處理室，其配置為將一第一複數含矽層沉積在該正面接觸層；一第一薄膜特徵模組，其被定位在該一或多叢集工具沿著該路徑的下游，並具有一或多檢測裝置，其配置為檢測設置在每一基板之該表面上的該含矽層的一區域，使得可決定相關於該第一複數含矽層的至少一者的厚度的資訊；及一第二叢集工具，其被定位在該第一薄膜特徵模組沿著該路徑的下游；和具有一或多處理室，其配置為將一第二複數含矽層沉積在該第一複數含矽層；一第二薄膜特徵模組，其被定位在該第二叢集工具沿著該路徑的下游，並具有一或多檢測裝置，其配置為檢測設置在每一基板之該表面上的該第二含矽層的一區域，使得可決定相關於該第二複數含矽層的至少一者的厚度的資訊；及一系統控制器組件，其與該第一和第二薄膜特徵模組溝通，並配置為分析從該第一和第二薄膜特徵模組之每一者接收到的資訊，及發出指示，以在該生產線內對該等模組之一或多者採取改正措施。
本發明之實施例一般相關於使用處理模組用以形成太陽能電池裝置的系統，其經調整以在形成太陽能電池裝置時執行一或多製程。在一實施例中，該系統經調整以形成薄膜太陽能電池裝置，藉由接收一型未處理的基板和執行多重沉積、材料移除、清洗、切片、粘接、和各種檢測和測試程序，以形成多個完整的、具功能性的、和經過測試的太陽能電池裝置，然後可將該太陽能電池裝置運到一終端使用者，用以安裝於所欲位置，來產生電力。在一實施例中，該系統在各種層級的形成中提供對太陽能電池裝置的檢測，同時收集和使用計量數據來診斷、調整或改善在生產太陽能電池裝置期間之生產線的生產流程。雖然下面的討論主要敘述形成矽薄膜太陽能電池裝置，這種配置不是作為本發明範圍之限制，因為本文討論之設備和方法還可以用於形成、測試和分析其他類型的太陽能電池裝置，例如，III-V族型太陽能電池、硫族薄膜太陽能電池(例如，CIGS、CdTe電池)、非晶矽或微晶矽太陽能電池、光化學類型太陽能電池(例如，染料敏化)、晶體矽太陽能電池電池、有機類型的太陽能電池、或其他類似的太陽能電池裝置。
本系統一般為自動處理模組和自動化裝置的配置，用以形成太陽能電池裝置，其藉由一自動化物料處理系統互連。在一實施例中，該系統是一完全自動化的太陽能電池裝置生產線，其減少或去除對人工互動和/或勞動密集型的加工步驟的需要，以改善太陽能電池裝置的可靠性、生產製程的可重複性，以及擁有太陽能電池裝置形成製程的成本。
在一配置中，該系統一般包含：一基板接收模組，其經調整以接收一傳入的基板；一或多吸收層沉積叢集工具，其具有至少一處理室，其經調整以在該基板的一處理表面沉積一含矽層；一或多背面接觸沉積腔室，其經調整以沉積在該基板的該處理表面上沉積一背面接觸層；一或多材料移除腔室，其經調整以從每一基板的處理表面移除材料；一或多切片模組，其用以將被處理的基板切片成多個較小的處理基板；一太陽能電池封裝裝置；一高壓模組，其經調整以加熱和暴露一複合太陽能電池結構至一大於大氣壓力的壓力；一接線盒附接區域，其附接至一連接元件，使該太陽能電池連接到外部元件；一組檢測模組，其經調整以在各級形成中檢測每一太陽能電池裝置；以及一或多品質模組，其經調整以測試和使每個完全形成的太陽能電池裝置合格。
在一實施例中，該組檢測模組包括：一或多光學檢測模組；和電子檢測模組，其經調整以收集計量資料和與一系統控制器交換資料，以診斷、調整、改進和/或保證在太陽能電池裝置生產系統中的製程之品質。
圖1說明一製程序列100的一實施例，其包含複數步驟(即，步驟102-142)，這些步驟使用本文所述的一新穎的太陽能電池生產線200來形成一太陽能電池裝置。在製程序列100的處理步驟的配置、數量、處理步驟、和次序之用意不在於限制本發明所涵蓋的範圍。圖2是生產線200之一實施例的一平面圖，其目的是說明一些典型的處理模組和、經過系統的流程、和其他系統設計的相關態樣，因此並非意在限制本文所述發明的範疇。
一般來說，一系統控制器290可用於控制用於太陽能電池生產線200的一或多組件。系統控制器290一般設計為促進整體太陽能電池生產線200的控制和自動化，且通常包括一中央處理單元(CPU)(未圖示)、一記憶體(未圖示)、和支撐電路(或I/O)(未圖示)。CPU可能是用於工業環境中之任何形式的電腦處理器之一種，用以控制各種系統功能、基板移動、腔室製程、和支撐硬體(例如，探測器、機器手臂、馬達、燈等)，以及監測製程(例如，基板支撐溫度、電源供應參數、腔室處理時間、I/O信號，等等)。記憶體被連接到CPU，並可能是一或多現成的本地或遠端之記憶體，例如，隨機存取記憶體(RAM)、唯讀記憶體(ROM)、軟碟、硬碟，或任何其他形式的數位儲存器。可在記憶體中編碼和儲存軟體指令和資料，以指示CPU。支撐電路也連接到CPU，以習知方式支撐處理器。支撐電路可包括快取、電源供應器、時脈電路、輸入/輸出電路、子系統、等等。可由系統控制器290讀取的一程式(或電腦指令)判定要在基板上執行哪些任務。較佳地，程式是可由系統控制器290讀取的包括程式碼的軟體，以伴隨太陽能電池生產線200上的各種製程配方任務和不同的腔室製程配方步驟，執行與下列相關的任務：監測、執行和控制運動、支撐和/或定位基板。在一實施例中，系統控制器290還包含：複數可編程邏輯控制器(PLC)用來控制本地的一或多太陽能電池生產模組；及一材料處理系統控制器(如，PLC或標準電腦)，其處理完整的太陽能電池生產線之更高一級的策略移動、調度和運作。在一實施例中，該系統控制器包括本地控制器，其被定位在檢測模組，以映射和評估當每一基板經過生產線200時，在該基板上所偵測到的缺陷，並決定是否允許該基板繼續前進，或將基板退回以進行改正處理或予以廢棄。在此併呈美國專利申請案第12/202,199號[代理人文件第11141號]以供參考，其中可發現可用於本文所述實施例的系統控制器、分散式控制結構、以及其他系統控制結構之示例。
可使用圖1所繪示的處理序列形成的一太陽能電池300之一示例，及在太陽能電池生產線200所繪示的元件係繪示於圖3A-3E中。圖3A之示意圖繪示一種簡化的接頭非晶矽或微晶矽太陽能電池300，其可形成於下文所述的系統中且可藉由下文所述的系統分析。如圖3A所示，單接頭非晶矽或微晶矽太陽能電池300朝向一光源或太陽輻射301。太陽能電池300一般包括一其上形成有薄膜的基板302，如，玻璃基板、聚合物基板、金屬基板、或其他合適的基板。在一實施例中，基板302是一玻璃基板，大約2200毫米x2600毫米×3毫米大小。太陽能電池300還包括：一第一透明導電氧化物(TCO)層310(如，氧化鋅(ZnO)、氧化錫(SnO))，其形成於基板302上；一第一p-i-n接頭320，其形成在該第一TCO層310上；一第二TCO層340，其形成在該第一p-i-n接頭320；和一背面接觸層350，其形成在該第二TCO層340。為了藉由增強捕捉燈光提高光的吸收，基板和/或一或多形成於其上的薄膜可被選擇性地藉由電漿、離子、和/或機械製程產生紋理。例如，在圖3A所示的實施例中，在該第一TCO層310上產生紋理，而隨後沉積於其上的薄膜大致依照其下之表面的地形。在一配置中，第一p-i-n接頭320可包括：一p型非晶矽層322；一本質型非晶矽層324，其形成在p型非晶矽層322上；和一n型非晶矽層326，其形成在本質型非晶態矽層324上。舉一例子，p型非晶矽層322可形成為介於約60埃和約300埃之間的厚度，本質型非晶矽層324可形成為約1500埃和3500埃之間的厚度，及N型非晶半導體層326可形成約100埃和約500埃之間的厚度。背面接觸層350可包括但不限於選自下列的材料，包括：鋁、銀、鈦、鉻、金、銅、鉑、及其合金和其組合。
圖3b之一示意圖繪示太陽能電池300的一實施例，其係朝向光源或太陽輻射光301之一多接頭太陽能電池。太陽能電池300包括一其上形成有薄膜的基板302，如，玻璃基板、聚合物基板、金屬基板、或其他合適的基板。太陽能電池300可另包括：一第一透明導電氧化物(TCO)層310，其形成在基板302上；一第一p-i-n接頭320，其形成在該第一TCO層310上；一第二p-i-n接頭330，其形成在該第一p-i-n接頭320上；一第二TCO層340，其形成在該第二p-i-n接頭330上；及一背面接觸層350，其形成在該第二TCO層340上。在圖3B所示的實施例中，在該第一TCO層310上產生紋理，而隨後沉積於其上的薄膜大致依照其下之表面的地形。第一p-i-n接頭320可包括：一p型非晶矽層322；一本質型非晶矽層324，其形成在該p型非晶矽層322上；和一n型微晶矽層326，其形成在該本質非晶矽層324上。舉一例子，p型非晶矽層322可形成為介於約60埃和約300埃之間的厚度，本質型非晶矽層324可形成為約1500埃和3500埃之間的厚度，及N型微晶半導體層326可形成約100埃和約400埃之間的厚度。第二p-i-n接頭330可包括：一p型微晶矽層332；一本質型微晶矽層334，其形成在該p型微晶矽層332上；和一n型非晶矽層336，其形成在該本質型微晶矽層334上。舉一例子，p型微晶矽層332可形成為介於約100埃和約400埃之間的厚度，本質型微晶矽層334可形成為約10000埃和30000埃之間的厚度，及N型非晶矽層336可形成約100埃和約500埃之間的厚度。背面接觸層350可包括但不限於選自下列的材料，包括：鋁、銀、鈦、鉻、金、銅、鉑、及其合金和其組合。
圖3C之平面圖說明已在生產線200上生產的一形成的太陽能電池300之後表面的一示例。圖3D是如圖3C所示之部分太陽能電池300(請見剖面A-A)之一側剖面圖。當圖3D說明類似於圖3A所述設定的一單接頭電池，並非意在限制本文所述發明的範圍。
如圖3C和3D所示，太陽能電池300可包含一基板302、太陽能電池裝置元件(例如，元件符號310-350)、一或更多的內部電子連接(例如，側邊匯流排355、橫跨匯流排356)、一層粘接材料360、一背面玻璃基板361、和一接線盒370。接線盒370一般包含二連接點371和372，其經由側邊匯流排355和橫跨匯流排356電子連接太陽能電池300的部分，側邊匯流排355和橫跨匯流排356與太陽能電池300的背面接觸層350和主動區域電子溝通。為了避免與相關於在基板302上執行的動作混淆，在以下的討論中，具有一或多的沉積層(例如，元件符號310-350)和/或一或更多的內部電子連接(例如，側邊匯流排355、橫跨匯流排356)沉積於其上的基板302通稱為一裝置基板303。同樣地，已使用粘接材料360粘接至一背面玻璃基板361之一裝置基板303被稱為一複合太陽能電池結構304。
圖3E是一太陽能電池300的一示意性剖面圖，其說明用於在太陽能電池300內形成個別電池382A-382B之各種刻劃區域。如圖3E所示，太陽能電池300包括一透明基板302、一第一TCO層310、一第一p-i-n接頭320、一背面接觸層350。可執行三雷射刻劃步驟以產生溝槽381A、381B、和381C，一般都需要它們以形成一高效率太陽能電池裝置。雖然在基板302上一起形成，個別電池382A和382B藉由形成在背面接觸層350和第一p-i-n接頭320的絕緣溝槽381C相互隔離。此外，溝槽381B形成於第一p-i-n接頭320，以使背面接觸層350與第一TCO層310電子接觸。在一實施例中，藉由在沉積第一p-i-n接頭320和背面接觸層350之前，以雷射刻劃移除一部分TCO層310，以形成絕緣溝槽381A。同樣地，在一實施例中，藉由在沉積背面接觸層350之前，以雷射刻劃移除一部分第一p-i-n接頭320，以在該第一p-i-n接頭320上形成溝槽381B。雖然單接頭太陽能電池已繪示於圖3E，這種配置並非用於限制本文所述發明之範圍。
一般太陽能電池的形成製程序列
請參照圖1和2，製程序列100一般開始於步驟102，其中一基板302被裝載至設置在太陽能電池生產線200的裝載模組202。在一實施例中，在一"原始"狀態接收基板302，其中並沒有良好控制基板302的邊緣、整體尺寸和/或潔淨度。接收"原始"基板302降低在形成一太陽能裝置之前儲存和準備基板302的成本，從而降低太陽能電池裝置成本、設施成本和最終形成太陽能電池裝置的生產成本。但是，通常這有利於接收"原始"基板302，其在步驟102被接收至該系統之前已具有沉積在一基板302的表面之一透明導電氧化物(TCO)層(如，第一TCO層310)。如果一導電層(如TCO層)不沉積在"原始"基板的表面，則需要在基板302的表面上執行一正面接觸沉積步驟(步驟107)(將詳述於下文)。
在一實施例中，基板302或303被以序列方式裝載到太陽能電池生產線200，因此不使用一卡匣或批次型基底裝載系統。在進行至製程序列的下一步驟前，需要將基板從卡匣卸載、處理、而後傳回卡匣的卡匣式和/或批次裝載類型的系統可能會非常耗時、並減少太陽能電池生產線的產出量。批次處理的使用不利於本發明的某些實施例，例如，從單一基板製造多個太陽能電池裝置。此外，使用批次處理方式的製程序列通常阻礙了使用經由生產線之基板的非同步流程，一般相信這個非同步流程能在穩定狀態處理期間及當一或多模組因維修或因故障而停機時，提供更好的基板產出量。一般來說，當一或多的處理模組因維修或甚至在正常操作期間停機時，因為基板的排序和裝載可能需要大量基本維持時間，批次或卡匣為基礎的方式無法實現本文所述生產線之產出量。
在下一步驟(步驟104)中，基板302的表面被準備好，以防止在之後的製程中產生問題。在步驟1104的實施例中，基板被插入到一前端基板縫模組204，以用於準備基板302或303的邊緣，以減少損失的可能性，如，在隨後製程產生的切片或顆粒。基板302或303的損壞可影響生產太陽能電池裝置之裝置產量和成本。在一實施例中，前端縫模組204被用於磨圓或削平基板302或303的邊緣。在一實施例中，一鑽石鑲帶或盤被用來研磨來自基板302或303邊緣的材料。在另一實施例中，一砂輪、噴砂、或雷射消融技術被用來移除來自基板302或303邊緣的材料。
接下來，基板302或303被傳送到清潔模組205，其中步驟105(或基板清潔步驟)是在基板302或303上執行，以移除在表面上發現的任何污染物。常見的污染物可包括在基板成形製程(如，玻璃生產製程)和/或在運輸或儲存基板302或303期間沉積在基板302或303上的材料。通常，清潔模組205使用濕式化學洗滌和漂洗的步驟，以移除任何不良污染物。
舉一例子，清潔基板302或303的製程可能會出現如下。第一，基板302或303從一傳輸桌或一自動化裝置281進入清理模組205的一污染物移除部分。一般來說，系統控制器290設定每一基板302或303進入清理模組205的時間點。污染物移除區段可利用連接一真空系統的乾式圓柱形刷，來從基板302的表面移出和擷取污染物。接著，在該清潔模組205內的一運輸器傳輸基板302或303到一預先沖洗部分，在這裡噴管以一溫度(例如，50℃)從一DI水加熱器分配熱DI水至基板302或303的一表面。通常，由於裝置基板303具有本文所述的一TCO層，和由於TCO層一般為電子吸收材料，DI水是用於避免TCO層的可能污染和離子化的的任何痕跡。接下來，沖洗基板302，303進入一清洗部分。在清洗部分，基板302或303是使用一刷子(如，PERLON)和熱水的濕式清潔。在某些情況下，一洗滌劑(如，AlconoxTM，CitrajetTM，DetojetTM，TranseneTM和Basic HTM)、表面活性劑、pH調整劑、及其他清潔化學品係用於從基板表面清潔和移除不需要的污染物微粒。一水的再循環系統回收熱水。接下來，在清潔模組205的一最後沖洗部分，基板302或303係以環境溫度的水沖洗，以移除污染物的任何痕跡。最後，在乾燥部分，一吹風機被用來以熱空氣吹乾基板302或303。在一配置中，一去離子桿被用來在完成乾燥製程時，從基板302或303移除電荷。
在下一步驟(或正面基板檢測步驟106)中，基板302或303是經由一檢測模組206檢測，而計量資料被蒐集和傳送到系統控制器290。在一實施例中，以光學檢測基板302或303的缺陷，如，碎片、裂紋、夾雜物、氣泡、或擦傷，它們可能抑制完全形成的太陽能電池裝置(例如，太陽能電池300)的表現。在一實施例中，基板302的光學特徵係經由檢測模組206檢測，而計量資料被蒐集和發送到系統控制器290，以用於分析和儲存。在一實施例中，裝置基板303的TCO層的光學特徵係經由檢測模組206檢測，而計量資料被蒐集和發送到系統控制器290，以用於分析和儲存。
在一實施例中，基板302，303是藉由自動化裝置281傳送經過檢測模組206。在正面基板檢測步驟106的一實施例中，當基板302和303經過檢測模組206時，基板302和303經過光學檢測，並取得基板302和303的影像以傳送到系統控制器290，其中該影像被分析而計量資料被收集和儲存在記憶體中。
在一實施例中，檢測模組206所擷取的影像被系統控制器290分析，以確定是否基板302和303符合規定的品質標準。如果符合指定的品質標準，在系統200上，基板302和303繼續在它的路徑上前進。但是，如果未符合指定的標準，可以採取行動，以修復缺陷或拒絕有缺陷的基板302和303。在一實施例中，在基板302和303檢測到的缺陷在設置在檢測模組206內的系統控制器290的一部分中被映射和分析。在此實施例中，拒絕一特定基板302和303的決定可在本地的檢測模組206內進行。
在一實施例中，系統控制器290可用指定的允許裂紋長度，來比較相關於在基板302和303的一邊緣的一裂紋大小的資訊，來判斷在系統200的後續處理中是否可以接受基板302和303。在一實施例中，約1毫米或更小的一裂紋是可以接受的。該系統控制器可比較的其他標準，包括基板302和303邊緣碎片的大小，或在基板302和303的包含物或泡沫的大小。在一實施例中，可以接受約5毫米或以下的一碎片，以及可以接受小於1毫米左右的包含物或泡沫。在決定是否允許繼續處理或拒絕每一特定的基板302和303時，系統控制器可以對映射到基板特定區域之缺陷施加一加權方式。例如，在關鍵區域(如，基板302和303的邊緣區域)所發現的缺陷可給予較在非關鍵區域所發現的缺陷來得高的加權。
在一實施例中，裝置基板303的TCO層係經由檢測模組206檢測。TCO層的的光學特徵(例如，光傳輸和不透明度)可經由檢測模組206檢測和擷取。
在一實施例中，系統控制器290收集並分析從檢測模組206接收的計量資料，用於確定基板302和303的再發缺陷的根源，以使它可以改正或調整先前製程，以杜絕再發缺陷。在一實施例中，系統控制器290在本地映射在每一基板302和303上發現的缺陷，用於藉由使用者或系統控制器290手動地或自動地執行計量資料分析。在一實施例中，每一裝置基板303的光學特徵係與下游計量資料進行比較，以關聯和診斷生產線200的趨勢。在一實施例中，一使用者或系統控制器290依據所收集和分析的計量資料進行修正的動作，例如，在生產線200上的一或多製程或模組上改變製程參數。在另一項實施例中，系統控制器290使用計量資料，以確定故障的下游模組。而後系統控制器290可採取改正措施，例如，使故障模組離開生產線，和重新配置故障的製程模組之生產製程流程。
一光學檢測模組的一實施例，例如，檢測模組206將詳述於下文之"光學檢測模組"一節。雖然檢測模組206最早被描述和討論於清潔模組205的下游，光學檢測模組206(和相應的檢測步驟106)也可以經由生產線200提供於其他各種地點，詳如下文所述。一般而言，檢測模組206(和相應的檢測步驟106)可提供於位於生產線200的每一機械處理模組之後，以檢測基板302、裝置基板303、或複合的太陽能電池結構304的任何物理損壞。從任何或所有的檢測模組206所擷取的計量資料可被系統控制器290分析和使用，以診斷趨勢，採取必要的改正措施。
在下一步驟(或步驟108)中，個別的電池係經由刻劃製程彼此電子隔離。TCO表面和/或在裸露的玻璃表面上的污染顆粒會干擾刻劃程序。在雷射刻劃中，例如，如果雷射光束穿過一粒子，它可能無法在電池間刻劃出一連續線路，因而造成一短路。此外，在刻劃後存在於刻劃圖案上和/或電池的TCO上的任何顆粒碎片可能導致層與層之間的分流和不均勻。因此，通常需要一明確和維護良好的製程，以確保在整個生產製程中移除污染物。在一實施例中，清潔模組205可獲取自應用材料公司(加州，聖大克勞拉)的能源與環境解決方案部門。
請參照圖1和2，在一實施例中，在執行步驟108之前，基板302被運送到一前端處理模組(未見於圖2)，其中一前端接觸形成製程(或步驟107)係執行於基板302之上。在一實施例中，前端處理模組類似於下文所述之處理模組218。在步驟107，一或多正面接觸基板形成步驟可包括一或多的準備、蝕刻和/或材料沉積步驟，以在一裸露的太陽能電池基板302上形成正面接觸區域。在一實施例中，步驟107一般包含一或多物理氣相沉積步驟，用來在基板302的表面上形成正面接觸區域。在一實施例中，正面接觸區域包含一透明導電氧化物(TCO)的層，它可包含選自下列的金屬元素：鋅(Zn)、鋁(Al)、銦(In)和錫(Sn)。舉一例子，一氧化鋅(ZnO)是用於形成至少部分正面接觸層。在一實施例中，前端處理模組是一ATONTM物理氣相沉積5.7工具，其可以獲取自應用材料公司(加州，聖大克勞拉)，其中執行一或多處理步驟，以沉積正面接觸形成步驟。在另一實施例中，一或多CVD步驟被用來在基板302的一表面上形成正面接觸區域。
接著，該裝置基板303被運送到刻劃模組208，其中在裝置基板303上執行步驟108或一正面接觸隔離步驟，以使裝置基板303的不同區域彼此電子隔離。在步驟108，使用材料移除步驟(如，雷射消融製程)來從裝置基板303移除材料。步驟108的成功標準是取得良好的電池-電池及電池-邊緣間的隔離，同時減少刻劃區域。在一實施例中，一釹：釩酸鹽(Nd：YVO4)雷射來源被用於從裝置基板303的表面削磨材料，以形成使裝置基板303的一區域與下一者間電子隔離的線路。在一實施例中，在步驟108期間執行的雷射刻劃製程使用一1064nm波長的脈衝雷射，以在設置在基板302上的材料上形成圖案，以使構成太陽能電池300的個別電池之每一者(例如，元件符號382A和382B(圖3E))電子隔離。在一實施例中，可以獲取自應用材料公司(加州，聖大克勞拉)的一5.7平方米的基板雷射刻劃模組是用來提供簡單可靠的光學和基板移動，用以對裝置基板303表面的個區域進行精確的電隔離。在另一實施例中，一水射流切割工具或鑽石刻劃是用來隔離裝置基板303表面的各區域。在一態樣中，需要保證裝置基板303進入刻劃模組208的溫度介於約20℃至約26℃的範圍內，其達成係藉由使用一種可包含電阻加熱器和/或冷卻元件(例如，熱交換器，熱電裝置)之主動溫度控制硬體組件。在一實施例中，需要控制裝置基板303的溫度為大約25+/-0.5℃。
在一實施例中，裝置基板303可以選擇性地傳送到另一檢測模組206，其中一相應的檢測步驟106可在裝置基板303上進行，以偵測在刻劃模組208內由處理裝置造成的缺陷。在一實施例中，基板303是藉由自動化裝置281傳送經過檢測模組206。在正面基板檢測步驟106的一實施例中，當基板303經過檢測模組206時，基板303經過光學檢測，並取得基板303的影像以傳送到系統控制器290，其中該影像被分析而計量資料被收集和儲存在記憶體中。
在一實施例中，檢測模組206所擷取的影像被系統控制器290分析，以確定是否基板303符合規定的品質標準。如果符合指定的品質標準，基板303繼續它在系統200的路徑上前進。但是，如果未符合指定的標準，可以採取行動，以修復缺陷或拒絕有缺陷的基板303。在一實施例中，在基板303檢測到的缺陷在設置在檢測模組206內的系統控制器290的一部分中被映射和分析。在此實施例中，拒絕一特定基板303的決定可在本地的檢測模組206內進行。
在一實施例中，系統控制器290可用指定的允許裂紋長度，來比較相關於在基板303的一邊緣的一裂紋大小的資訊，來判斷在系統200的後續處理中是否可以接受基板303。在一實施例中，約1毫米或更小的一裂紋是可以接受的。該系統控制器可比較的其他標準，包括基板303邊緣碎片的大小，或在基板303的包含物或泡沫的大小。在一實施例中，可以接受約5毫米或以下的一碎片，以及可以接受小於1毫米左右的包含物或泡沫。在決定是否允許繼續處理或拒絕每一特定的基板303時，系統控制器可以對映射到基板特定區域之缺陷施加一加權方式。例如，在關鍵區域(如，基板303的邊緣區域)所發現的缺陷可給予較在非關鍵區域所發現的缺陷來得高的加權。
在一實施例中，系統控制器290收集並分析從檢測模組206接收的計量資料，用於確定基板303的再發缺陷的根源，以使它可以改正或調整先前製程，以杜絕再發缺陷。在一實施例中，系統控制器290在本地映射在每一基板303上發現的缺陷，用於藉由使用者或系統控制器290手動地或自動地執行計量資料分析。在一實施例中，每一裝置基板303的光學特徵係與下游計量資料進行比較，以關聯和診斷生產線200的趨勢。在一實施例中，一使用者或系統控制器290依據所收集和分析的計量資料進行修正的動作，例如，在生產線200上的一或多製程或模組上改變製程參數。在另一項實施例中，系統控制器290使用計量資料，以確定故障的下游模組。而後系統控制器290可採取改正措施，例如，採取以故障模組離開生產線，和重新配置故障的製程模組之生產製程流程。
接下來，裝置基板303被運送到一檢測模組209，其中一正面接觸隔離檢測步驟109係執行於該裝置基板303上，以保證正面接觸隔離步驟108的品質。而後收集到的計量資料被發送到和儲存在系統控制器290。圖3F是依本文所述的一具體實施例，被一檢測模組進行檢測之裝置基板303之一示意性、等角的局部視圖。在一實施例中，檢測模組209探測裝置基板303之每一個別電池311，來測量是否一導電路徑或連續性存在於相鄰電池311間的隔離區域。
在一實施例中，裝置基板303是藉由自動化裝置281傳送經過檢測模組209。當裝置基板303經過檢測模組209，每一對相鄰電池311間的電子連續性係藉由探針391來測量，如圖3F所示。在一實施例中，一電壓源397施加一電壓於裝置基板303的相鄰電池311之間，及由一測量裝置396測量與相鄰電池311接觸之探針391間的一電阻。如果測量超出一指定標準，例如，約1MΩ,，可發送一指令，以指示在被探測的電池之間不存在連續性。如果測量少一指定標準，例如，約6kΩ,，可發送一指令，以指示在被探測的電池之間存在連續性或短路。針對電池連續性的資訊可傳送至系統控制器290，其中可收集、分析和儲存資料。
在一實施例中，檢測模組209所擷取的資訊被系統控制器290分析，以確定是否裝置基板303符合規定的品質標準。如果符合指定的品質標準，則裝置基板303繼續它在系統200的路徑上前進。但是，如果未符合指定的標準，可以採取行動，以修復缺陷或拒絕有缺陷的裝置基板303。在一實施例中，在裝置基板303檢測到的缺陷在設置在檢測模組209內的系統控制器290的一部分中被擷取和分析。在此實施例中，拒絕一特定裝置基板303的決定可在本地的檢測模組209內進行。
在一實施例中，如果從檢測模組209提供給系統控制器290的資訊指示二相鄰單元之間存在連續性，則可拒絕該裝置基板303，並經由刻劃模組208送回，以進行修正。在一實施例中，檢測模組209可納入刻劃模組208中，以發現相鄰電池之間任何區域的連續性，並在離開刻劃模組208之前修正。
在一實施例中，一電壓源397施加一電壓於裝置基板303的一或多相鄰電池311，及由一測量裝置396測量與電池311接觸之探針391間的一電阻。因此，裝置基板303上的TCO層的片電阻可在裝置基板上的不同地點決定。
在一實施例中，系統控制器290收集並分析從檢測模組209接收的計量資料，用於決定基板303的再發缺陷的根源，以及改正或調整正面接觸隔離步驟108或其他先前製程(例如，基板清潔步驟105)，以杜絕再發缺陷。在一實施例中，系統控制器290使用收集到的資料映射在每一裝置基板303上檢測到的缺陷，以用於計量資料分析。在另一項實施例中，系統控制器290使用計量資料，以確定故障的下游模組。而後系統控制器290可採取改正措施，例如，採取以故障模組離開生產線，和重新配置故障的製程模組之生產製程流程。
接著，裝置基板303被運送到清潔模組210，其中在裝置基板303上執行步驟110或一預先沉積基板清潔步驟，以在執行電池隔離步驟108之後，移除在裝置基板303的表面上發現的任何污染物。通常，清潔模組210使用濕式化學洗滌和漂洗的步驟，以在執行電池隔離步驟之後，移除在裝置基板303表面上發現的任何不良污染物。在一實施例中，在裝置基板303上執行類似於上述製程步驟105的一清潔製程，以移除裝置基板303表面上的任何污染物。
在一實施例中，裝置基板303可以選擇性地傳送到另一檢測模組206，其中一相應的檢測步驟106可在裝置基板303上進行，以偵測在刻劃模組208內由處理裝置造成的缺陷。在一實施例中，基板303是藉由自動化裝置281傳送經過檢測模組206。在正面基板檢測步驟106的一實施例中，當基板303經過檢測模組206時，基板303經過光學檢測，並取得基板303的影像以傳送到系統控制器290，其中該影像被分析而計量資料被收集和儲存在記憶體中。
在一實施例中，檢測模組206所擷取的影像被系統控制器290分析，以確定是否基板303符合規定的品質標準。如果符合指定的品質標準，基板303繼續它在系統200的路徑上前進。但是，如果未符合指定的標準，可以採取行動，以修復缺陷或拒絕有缺陷的基板303。在一實施例中，在基板303檢測到的缺陷在設置在檢測模組206內的系統控制器290的一部分中被映射和分析。在此實施例中，拒絕一特定基板303的決定可在本地的檢測模組206內進行。
在一實施例中，系統控制器290可用指定的允許裂紋長度，來比較相關於在基板303的一邊緣的一裂紋大小的資訊，來判斷在系統200的後續處理中是否可以接受基板303。在一實施例中，約1毫米或更小的一裂紋是可以接受的。該系統控制器可比較的其他標準，包括基板303邊緣碎片的大小，或在基板303的包含物或泡沫的大小。在一實施例中，可以接受約5毫米或以下的一碎片，以及可以接受小於1毫米左右的包含物或泡沫。在決定是否允許繼續處理或拒絕每一特定的基板303時，系統控制器可以對映射到基板特定區域之缺陷施加一加權方式。例如，在關鍵區域(如，基板303的邊緣區域)所發現的缺陷可給予較在非關鍵區域所發現的缺陷來得高的加權。
在一實施例中，在檢測模組206中所收集到的計量資料可以由系統控制器290分析，以偵測裝置基板內的缺陷，其可能導致後續模組(即，處理模組212)內的裝置基板303的破壞。在處理模組212內的基板破壞可導致用於清潔和/或修理的至少部分模組的嚴重故障。因此，檢測和移除有問題的裝置基板303可導致生產線200內的顯著的產量和成本改善。
在一實施例中，系統控制器290收集並分析從檢測模組206接收的計量資料，用於確定基板303的再發缺陷的根源，以使它可以改正或調整先前製程，以杜絕再發缺陷。在一實施例中，系統控制器290在本地映射在每一基板303上發現的缺陷，用於藉由使用者或系統控制器290手動地或自動地執行計量資料分析。在一實施例中，每一裝置基板303的光學特徵係與下游計量資料進行比較，以關聯和診斷生產線200的趨勢。在一實施例中，一使用者或系統控制器290依據所收集和分析的計量資料進行修正的動作，例如，在生產線200上的一或多製程或模組上改變製程參數。在另一項實施例中，系統控制器290使用計量資料，以確定故障的下游模組。而後系統控制器290可採取改正措施，例如，採取以故障模組離開生產線，和重新配置故障的製程模組之生產製程流程。
接下來，裝置基板303被運送到處理模組212，其中在裝置基板303上執行包括一或多光學吸收劑沉積步驟的步驟112。在步驟112，一或多光學吸收劑沉積步驟可包括一或多的準備、蝕刻和/或材料沉積步驟，以在太陽能電池裝置上形成各種區域。步驟112通常包括一系列的子處理步驟，以用於形成一或多p-i-n接頭。在一實施例中，一或多的p-i-n接頭包括非晶矽和/或微晶矽材料。一般來說，在處理模組212的一或多叢集工具(例如，叢集工具212A-212D)上執行一或多處理步驟，以在形成在裝置基板303的太陽能電池裝置上形成一或多層。
在一實施例中，裝置基板303被傳送到一儲存器211A，而後被傳送到一或多叢集工具212A-212D。在一實施例中，如果被形成的太陽能電池裝置包含多個接頭，例如，如圖3B所示之串聯接頭太陽能電池300，在處理模組212中的叢集工具212A可經調整以形成第一p-i-n接頭，而叢集工具212B-212D可經配置以形成第二p-i-n接頭330。在這樣一實施例中，該裝置基板303可選擇性地轉送到在第一叢集工具212A的處理之後的一相應薄膜特徵化步驟115的一檢測模組215。在一實施例中，選擇性的檢測模組215被配置在整體處理模組212之內。
在選擇性的沉積薄膜特徵步驟115中，經由檢測模組215檢測裝置基板303，而計量資料被收集和傳送到系統控制器290。在一實施例中，該裝置基板303經過光譜檢測，以確定沉積在基板裝置303上的薄膜的某些特徵，例如，沉積在裝置基板303上的薄膜的帶隙和在裝置基板303整個表面的薄膜厚度的變化。
在一實施例中，裝置基板303是藉由自動化裝置281傳送經過檢測模組215。當裝置基板303經過檢測模組215時，裝置基板303被光譜檢測，而資料被擷取和發送到系統控制器290，在其中分析和儲存資料。
在一實施例中，檢測模組215包括一檢測區域，當它由一自動化裝置281運送時，位在低於或高於該裝置基板303之位置。在一實施例中，檢測模組215經配置以確定裝置基板303穿過其中時的確切位置和速度。因此，所有由檢測模組215從裝置基板303的檢測取得的時間函數的資料，可相對於在裝置基板303的各區域中發現的各點，放置在一位置性的參考訊框中。有了這些資訊，可決定諸如裝置基板303表面的薄膜厚度均勻性的參數，並傳送往系統控制器290收集和分析。
在一實施例中，由系統控制器290從檢測模組215接收的影像被系統控制器290分析，以確定是否基板303符合規定的品質標準。如果符合指定的品質標準，則在系統200上，裝置基板303繼續在它的路徑上前進，前進到處理程序的下一站。但是，如果未符合指定的標準，可以採取行動，以修復缺陷或拒絕有缺陷的裝置基板303。在一實施例中，被檢測模組214收集到的資料被設置在檢測模組215本地內的系統控制器290的一部分所擷取和分析。在此實施例中，拒絕一特定裝置基板303的決定可在本地的檢測模組215內進行。
在一實施例中，系統控制器290可分析從檢測模組215接收到的資訊，以得知相關於特定薄膜參數之裝置基板的特徵。在一實施例中，可測量和分析整個裝置基板303的表面的厚度和厚度變化，以監測和調整薄膜沉積步驟112的製程參數。在一實施例中，也可測量和分析整個裝置基板303的沉積薄膜層的帶隙，以監測和調整薄膜沉積步驟112的製程參數。
在一實施例中，系統控制器290收集並分析從檢測模組215接收的計量資料，用於確定裝置基板303的再發缺陷的根源，並改正或調整先前製程，以杜絕再發缺陷。例如，如果系統控制器290確定在薄膜厚度上的缺陷係再發於一特定的薄膜層，則系統控制器290可發出訊號，以指示在步驟112的一特定製程的製程配方可能需要加以改進。因此，製程配方可自動或手動完善，以確保完成的太陽能電池裝置符合所需的表現標準。
在另一項實施例中，系統控制器290使用計量資料，以確定故障的下游模組或腔室。而後系統控制器290可採取改正措施，例如，使故障模組或腔室離開生產線，和重新配置在製程模組中的腔室或故障的製程模組之生產製程流程。例如，如果系統控制器290確定一特定薄膜層持續來自於一特定腔室，則系統控制器290可發出訊號，以指示腔室已脫離生產線，而流程可重新配置以避開該腔室，直到可以維修腔室為止。
在製程序列100的一實施例中，一降溫步驟(或步驟113)是在步驟112進行之後進行。降溫步驟通常用於穩定裝置基板303的溫度，以保證在隨後的處理步驟被每一裝置基板303所遇到的處理條件可以重複出現。一般來說，離開處理模組212的裝置基板303的溫度可以有許多攝氏溫度的變化，並超過50℃的溫度，這會導致在後續處理步驟和太陽能電池特性的變異。
在一實施例中，降溫步驟113是執行於出現在一或多儲存器211的一或多基板支撐位置。在生產線的一配置中，如圖2所示，處理裝置基板303可被設置在儲存器211B的一位置，維持一所需時期，以控制裝置基板303的溫度。在一實施例中，系統控制器290是用於藉由儲存器211控制裝置基板303的定位、時間和移動，以在向下游生產線移動之前，控制裝置基板303的溫度。
在下一步驟(或沉積薄膜檢測步驟114)中，裝置基板303是經由一檢測模組214檢測，而計量資料被蒐集和傳送到系統控制器290。在一實施例中，裝置基板303被光學檢測，以檢測在步驟112時沉積的薄膜層上的缺陷，例如針孔，它可能造成一完全形成太陽能電池裝置(如，太陽能電池300)的第一TCO層310和背面接觸層350之間的短路。
在一實施例中，裝置基板303是藉由自動化裝置281傳送經過檢測模組214。當裝置基板303經過檢測模組214時，裝置基板303被光譜檢測，而裝置基板303的影像被擷取並傳送到系統控制器290，在其中分析影像和收集計量資料。
在一實施例中，檢測模組214所擷取的影像被系統控制器290收集並分析，以確定是否裝置基板303符合規定的品質標準。如果符合指定的品質標準，則裝置基板303繼續它在系統200的路徑上前進。但是，如果未符合指定的標準，可以採取行動，以修復缺陷或拒絕有缺陷的裝置基板303。在一實施例中，在裝置基板303檢測到的缺陷在設置在檢測模組214內的系統控制器290的一部分中被擷取和分析。在此實施例中，拒絕一特定裝置基板303的決定可在本地的檢測模組214內進行。
在一實施例中，系統控制器290可比較從檢驗模組214得到的資訊與程式資料，以決定是否一被檢測到的薄膜缺陷是一延伸經過在步驟112沉積的所有薄膜層的針孔，還是該被檢測到的薄膜缺陷是一只有延伸經過部分薄膜層的一局部針孔。如果系統控制器290決定針孔延伸經過所有層，而且尺寸和/或數量超過規定的標準，則可以採取修正的行動，例如移除裝置基板303，以手動檢測或棄置裝置基板303。如果系統控制器290決定針孔是一局部針孔或任何針孔檢測到的針孔的大小或數量不超過規定的標準，則將該裝置基板303運出檢測模組214，以在處理系統200中進一步處理。
在一實施例中，系統控制器290收集並分析從檢測模組214接收的計量資料，用於確定裝置基板303的再發缺陷的根源，並改正或調整先前製程，以杜絕再發缺陷。例如，如果系統控制器290決定局部針孔再發於一特定薄膜層，則系統控制器290可發出信號以指示處理模組212的特定腔室可能受污染，而且被污染的腔室可脫離生產線以改正問題，而無需關閉整條生產線。在這種情況下，系統控制器290可能進一步採取行動，以重新配置生產流程，以避開受污染的腔室。另一例子是，該系統控制器可指示潔淨室過濾器或鼓風機可能受污染，而需要清潔或更換。在一實施例中，系統控制器290在本地端或集中地映射在每一裝置基板303上檢測到的缺陷，以用於計量資料分析。
一光學檢測模組的一實施例，例如，檢測模組214將詳述於下文之"光學檢測模組"一節。
在下一步驟(或沉積薄膜特徵化步驟115)中，裝置基板303是經由一額外檢測模組215檢測，而計量資料被蒐集和傳送到系統控制器290。在一實施例中，該裝置基板303經過光譜檢測，以確定沉積在基板裝置303上的薄膜的某些特徵，例如，沉積在裝置基板303上的薄膜的帶隙和在裝置基板303整個表面的薄膜厚度的變化。
在一實施例中，裝置基板303是藉由自動化裝置281傳送經過檢測模組215。當裝置基板303經過檢測模組215時，裝置基板303被光譜檢測，而裝置基板303的影像被擷取並傳送到系統控制器290，在其中分析影像和收集並儲存計量資料。
在檢測模組215的一實施例中，檢測模組215被配置為類似如圖4所示的光學檢測模組400，光從照明光源經由基板415傳播到一單一光譜影像感應器，例如，在多個光學檢測裝置420之一者上的一光譜感應器。在這種配置中，光線經由被設置在照明光源415和光學檢測裝置420之間的基板，並沿著所有不同方向分散，而藉由使用設置在檢測模組215內的鏡子和/或鏡片，離開基板的光線可被導向一單一光學檢測裝置420。光的衍射，干涉和/或反射是光波長的函數，從而位於基板上的薄膜影響穿過基板照射的光線。因此，它們不是一種波長的光，許多種波長穿過基板，即，寬帶光源可用於照明光源415，以改善所收集資料的解析度和品質。當光線穿過基板，它從基板的正面表面反射，經過一層(即，傳輸)和折射。然後光線抵達下一界面並反射，它穿過下一層傳播並折射。當光線穿過基板和形成於其上的各層時，重複這個程序。之後離開基板並被光學檢測裝置420收集的眾多光束，可被系統控制器290分析，而波長和其他收到的資訊(例如，光照強度)可被分析並可由一系列收斂的冪級數所描述。因此，可以用菲涅爾(Fresnel)公式計算傳輸係數。菲涅爾公式顯示，傳輸的百分比是許多光學變量的函數，例如，各種薄膜厚度、表面粗糙度、採用光角、不同的薄膜和波長的指數。菲涅爾計算法也考慮到光線進入基板的角度，並進行計算，以依據被處理基板的光學特徵決定薄膜性質。一回歸路徑分析可以用來解出當已知傳輸百分比時的變數，例如，使用Levenberg-Marquardt計算法或一單純計算法。一旦根據傳輸百分比計算出薄膜指數，可依據另一種使不同薄膜指數關聯於結晶函數之計算函數來計算結晶分率。
在一實施例中，檢測模組215是一檢測帶，當它由一自動化裝置281運送時，位在低於或高於該裝置基板303之位置。在一實施例中，檢測模組215經配置以確定裝置基板303穿過其中時的確切位置和速度。因此，依時間序列，從檢測模組215收集到的所有資訊，可放置在裝置基板303的一參考訊框內。有了這些資訊，可決定諸如裝置基板303整個表面的薄膜厚度均勻性的參數，並傳送往系統控制器290收集和分析。
在檢測模組215的一實施例中，光學檢測裝置420包括一鏡頭、一衍射光柵、和一聚焦平面陣列，其包含許多安排在一陣列(例如，矩形網格矩陣)的光電感應器。在操作中，不同波長的光來自基板的不同位置，當光經過基板並在聚焦平面陣列上形成不同的列，該聚焦平面陣列係經配置以接收離散波長的光、或波段，例如，波長介於600nm和1600nm之間。在面板在光源上移動時收集資料，由光學檢測裝置420接收到的時間相關資訊還包括沿著該面板的位置資訊。從而形成一資訊立方體，其對應至當它在時間t移動時，在面板上位置X的光波長，然後當基板在Y方向上移動時，被映射以產生位置Y。聚焦平面陣列即時產生資料的快照。特定波長與薄膜互相作用，所以如果你隨著時間在各種X點上使用一波長，它可指示在該點的厚度變化。然後系統控制器依據用於處理特定基板之製程參數，對每一基板比較所收集的資料與理論特性。
採用被設置以藉由一較傳統的固定感應器陣列接收從一寬帶源發出的所有發出的光線的一單一光學檢測裝置420之檢測模組215的一優點在於系統控制器所收集的資料可能會錯過異常的現象，因為只有基板的離散部分被照明，並由在傳統感應器陣列的每個感應器所檢測。因此，在基板的離散部分之間的遺漏資料是盲點。但是，藉由本發明的實施例，可獲得明顯更多的資訊，因為整個基板都到照明。此外，可檢測整個基板，或可變檢測模式，以檢測基板的特定部分。本發明實施例也提供全部基板100%的採樣率，而且在沉積後立即測量每個基板。此外，系統控制器290可被用於界定沿著基板所需的檢測點。光學傳輸技術對於厚度和帶邊是敏感的，而對基板對齊或震動較不敏感。此外，可用10毫米的空間解析度來量測整個基板。由於增加的解析度，較寬的光波長範圍可有好的計量，從而改善資訊的收集。
在一實施例中，由系統控制器290從檢測模組215接收的影像被系統控制器290分析，以確定是否基板303符合規定的品質標準。如果符合指定的品質標準，則裝置基板303繼續它在系統200的路徑上前進。但是，如果未符合指定的標準，可以採取行動，以修復缺陷或拒絕有缺陷的裝置基板303。在一實施例中，被檢測模組214收集到的資料被設置在檢測模組215本地內的系統控制器290的一部分所擷取和分析。在此實施例中，拒絕一特定裝置基板303的決定可在本地的檢測模組215內進行。
在一實施例中，系統控制器290可分析從檢測模組215接收到的資訊，以得知相關於特定薄膜參數之裝置基板的特徵。在一實施例中，可測量和分析整個裝置基板303的表面的厚度和厚度變化，以監測和調整薄膜沉積步驟112的製程參數。在一實施例中，也可測量和分析整個裝置基板303的沉積薄膜層的帶隙，以監測和調整薄膜沉積步驟112的製程參數。在一實施例中，在二檢測模組215收集的計量資料可被收集和比較，以得知在步驟112中沉積於裝置基板303的薄膜層的特徵，特別是針對多接頭太陽能電池(例如，圖3B)。
在一實施例中，系統控制器290收集並分析從每一檢測模組215接收的計量資料，用於確定裝置基板303的再發缺陷的根源，並改正或調整先前製程，以杜絕再發缺陷。例如，如果系統控制器290確定在薄膜厚度上的缺陷係再發於一特定的薄膜層，則系統控制器290可發出訊號，以指示在步驟112的一特定製程的製程配方可能需要加以改進。因此，製程配方可自動或手動完善，以確保完成的太陽能電池裝置符合所需的表現標準。
在另一項實施例中，系統控制器290使用計量資料，以確定故障的下游模組或腔室。而後系統控制器290可採取改正措施，例如，使故障模組或腔室離開生產線，和重新配置在製程模組中的腔室或故障的製程模組之生產製程流程。例如，如果系統控制器290確定一特定薄膜層持續來自於一特定腔室，則系統控制器290可發出訊號，以指示腔室已脫離生產線，而流程可重新配置以避開該腔室，直到可以維修腔室為止。
接著，裝置基板303被運送到刻劃模組216，其中在裝置基板303上執行步驟116或互連形成步驟，以使裝置基板303的不同區域彼此電子隔離。在步驟116，使用材料移除步驟(如，雷射削磨製程)來從裝置基板303移除材料。在一實施例中，一釹：釩酸鹽(Nd：YVO4)雷射來源被用於從裝置基板的表面削磨材料，以形成使一太陽能電池與下一者間電子隔離的線路。在一實施例中，可以從應用材料公司獲取的一5.7平方米基板雷射刻劃模組是用於執行準確刻劃製程。在一實施例中，在步驟108期間執行的雷射刻劃製程使用一532nm波長的脈衝雷射，以在設置在基板303上的材料上形成圖案，以使構成太陽能電池300的個別電池之每一者電子隔離。如圖3E所示，在一實施例中，溝槽381B係使用一雷射刻劃製程形成於第一p-i-n接頭320層。在另一實施例中，一水射流切割工具或鑽石刻劃是用來隔離太陽能電池表面的各區域。在一態樣中，需要保證裝置基板303進入刻劃模組216的溫度介於約20℃至約26℃的範圍內，其達成係藉由使用一種可包含電阻加熱器和/或冷卻元件(例如，熱交換器，熱電裝置)之主動溫度控制硬體組件。在一實施例中，需要控制基板溫度為大約25+/-0.5℃。
在一實施例中，太陽能電池生產線200具有至少一儲存器211，其設置在刻劃模組216之後。在生產期間，儲存器211C可用於對處理模組218之基板提供一現成的供應，和/或提供一收集區域，其中如果處理模組218停機或無法跟上刻劃模組216的產出量，則可儲存來自處理模組212的基板。在一實施例中，一般需要監測和/或主動控制離開儲存器211C的基板溫度，以保證背面接觸形成步驟120的結果是可重複的。在一態樣中，需要保證，退出儲存器211C或到達處理模組218的基板溫度介於約20℃和約26℃的溫度範圍。在一實施例中，需要控制基板溫度為大約25+/-0.5℃。在一實施例中，需要設置一或多有能力容納80片基板的儲存器211C。
接下來，裝置基板303可被運往一檢測模組217，其中可執行一雷射檢測步驟117和可收集計量資料並傳送至系統控制器290。在雷射檢測步驟117的一實施例中，當基板303經過檢測模組217時，基板303經過光學檢測，並取得基板303的影像以傳送到系統控制器290，其中該影像被分析而計量資料被收集和儲存在記憶體中。
在一實施例中，檢測模組217產生在裝置基板303內雷射刻劃區域的影像。在系統控制器290接收到影像之後，系統控制器290可以執行影像的數位化掃描，以決定雷射刻劃區域的各種視覺特徵，和擷取各種形態參數，而後系統控制器290便可在刻劃模組216調整雷射刻劃參數，以修正製程的變動，以識別一不當處理的裝置基板303，或識別在刻劃模組216的錯誤。
基於雷射刻劃影像的視覺分析，可以擷取指示雷射刻劃製程品質和穩定度的形態參數。在一實施例中，控制器290被用來分析由檢測模組217所接收到的在刻劃製程期間形成在基板表面的一刻劃的數位影像。有些形態參數可以是雷射刻劃的模糊度、短軸、長軸、偏心率、效率、重疊區、顏色均勻度。
在一實施例中，檢測模組217所擷取的影像被系統控制器290分析，以決定是否基板303的雷射刻劃區域符合規定的品質標準。如果符合指定的品質標準，基板303繼續它在系統200的路徑上前進。但是，如果未符合指定的標準，可以採取行動，以修復缺陷或拒絕有缺陷的基板303。在一實施例中，該裝置基板303可能會返回刻劃模組216，作進一步的處理。在一實施例中，在基板303檢測到的缺陷在設置在檢測模組221內的系統控制器290的一部分中被映射和分析。在此實施例中，拒絕一特定基板303的決定可在本地的檢測模組217內進行。在另一項實施例中，系統控制器290使用計量資料，以確定故障的下游模組。而後系統控制器290可採取改正措施，例如，使故障模組離開生產線，和重新配置故障的製程模組之生產製程流程。
接下來，裝置基板303被運送到處理模組218，其中在裝置基板303上執行一或多基板背面接觸形成步驟(或步驟118)。在步驟118，一或多基板背面接觸形成步驟可包括一或多的準備、蝕刻和/或材料沉積步驟，以形成太陽能電池裝置的背面接觸區域。在一實施例中，步驟118一般包含一或多物理氣相沉積步驟，用來在裝置基板303的表面上形成背面接觸層350。在一實施例中，使用一或多物理氣相沉積步驟，以形成一背面接觸區域，其包含從下列選出的一金屬層：鋅(Zn)、錫(Sn)、鋁(Al)、銅(Cu)、銀(Ag)、鎳(Ni)和釩(V)。舉一例子，一氧化鋅(ZnO)或鎳釩合金是用於形成至少部分背面接觸層305。在一實施例中，一或多處理步驟的進行可以使用ATONTM PVD 5.7工具，其可獲取自應用材料公司(加州，聖大克勞拉)。在另一實施例中，一或多CVD步驟被用來在裝置基板303的表面上形成背面接觸層350。
在一實施例中，太陽能電池生產線200具有至少一儲存器211，其設置在處理模組218之後。在生產期間，儲存器211D可用於對刻劃模組220之基板提供一現成的供應，和/或提供一收集區域，其中如果刻劃模組220停機或無法跟上處理模組218的產出量，則可儲存來自處理模組218的基板。在一實施例中，一般需要監測和/或主動控制離開儲存器211D的基板溫度，以保證背面接觸形成步驟120的結果是可重複的。在一態樣中，需要保證，退出儲存器211D或到達刻劃模組220的基板溫度介於約20℃和約26℃間的溫度範圍。在一實施例中，需要控制基板溫度為大約25+/-0.5℃。在一實施例中，需要設置一或多有能力容納80片基板的儲存器211C。
接下來，裝置基板303被運送到檢測模組219，其中在裝置基板303上執行一檢測步驟119。在一實施例中，背面接觸層350的片電阻被檢測模組219測量，而計量資料被系統控制器290收集、分析和儲存。在一實施例中，背面接觸層350的光學反射特性被檢測模組219測量，而計量資料被系統控制器290收集、分析和儲存。
圖3G是在一檢測模組219被檢測的一特定裝置基板303的一部分之示意性剖面圖。在一實施例中，藉由使用探針391、光源398、電壓源392、測量裝置393、多個感應器384、和系統控制器290，檢測模組219測量裝置基板303的背面接觸層350的品質和材料特性。在一實施例中，在檢測模組219內的光源398射出一低水平的光線至裝置基板303，而該等感應器384測量背面接觸層350的反射率。在一實施例中，光源398包括複數的發光二極體(LED的)。在這樣的實施例中，來自個別LED的光可被投射到裝置基板303的一局部區域，如，多個邊緣區域385，而可以獲得背面接觸層350的反射率。在一實施例中，光源398包含一或多燈或LED，其投射模擬太陽光譜的光譜。在一實施例中，光源398被配置，以變化光照度，以提高在裝置基板303中識別特定特性或缺陷的能力。例如，光源398可以只發出紅色光譜波長的光線、只發出藍色光譜波長的光線、先發出紅色光譜波長的光線再發出藍色光譜波長的光線、或一些其他光譜發射的組合。
在一實施例中，裝置基板303是藉由自動化裝置281傳送經過檢測模組219。當裝置基板303經過檢測模組，一電壓經由電壓源392施加至整個背面接觸層350，及背面接觸層350是經由探針391探測，而電阻是經由測量裝置393測量，以決定背面接觸層350的片電阻。所量測的資訊可被傳送至系統控制器290，其中可收集、分析和儲存資料。
在一實施例中，系統控制器290收集並分析從檢測模組219接收的計量資料，用於確定裝置基板303的再發缺陷的根源，並改正或調整先前製程，以杜絕再發缺陷。例如，如果系統控制器290藉由背面接觸層350的反射率確定有缺陷再發，則系統控制器290可發出訊號，以指示在步驟118的一特定製程的製程配方可能需要加以改進。因此，製程配方可自動或手動完善，以確保完成的太陽能電池裝置符合所需的表現標準。在另一項實施例中，系統控制器290使用計量資料，以確定故障的下游模組。而後系統控制器290可採取改正措施，例如，使故障模組離開生產線，和重新配置故障的製程模組之生產製程流程。
在一實施例中，裝置基板303可以選擇性地傳送到另一檢測模組206，其中一相應的檢測步驟106可在裝置基板303上進行，以偵測在刻劃模組216或處理模組218內由處理裝置造成的缺陷。在一實施例中，基板303是藉由自動化裝置281傳送經過檢測模組206。在檢測步驟106的一實施例中，當基板303經過檢測模組206時，基板303經過光學檢測，並取得基板303的影像以傳送到系統控制器290，其中該影像被分析而計量資料被收集和儲存在記憶體中。
在一實施例中，檢測模組206所擷取的影像被系統控制器290分析，以確定是否基板303符合規定的品質標準。如果符合指定的品質標準，基板303繼續它在系統200的路徑上前進。但是，如果未符合指定的標準，可以採取行動，以修復缺陷或拒絕有缺陷的基板303。在一實施例中，在基板303檢測到的缺陷在設置在檢測模組206內的系統控制器290的一部分中被映射和分析。在此實施例中，拒絕一特定基板303的決定可在本地的檢測模組206內進行。
在一實施例中，系統控制器290可用指定的允許裂紋長度，來比較相關於在基板303的一邊緣的一裂紋大小的資訊，來判斷在系統200的後續處理中是否可以接受基板303。在一實施例中，約1毫米或更小的一裂紋是可以接受的。該系統控制器可比較的其他標準，包括基板303邊緣碎片的大小，或在基板303的包含物或泡沫的大小。在一實施例中，可以接受約5毫米或以下的一碎片，以及可以接受小於1毫米左右的包含物或泡沫。在決定是否允許繼續處理或拒絕每一特定的基板303時，系統控制器可以對映射到基板特定區域之缺陷施加一加權方式。例如，在關鍵區域(如，基板303的邊緣區域)所發現的缺陷可給予較在非關鍵區域所發現的缺陷來得高的加權。
在一實施例中，系統控制器290收集並分析從檢測模組206接收的計量資料，用於確定基板303的再發缺陷的根源，以使它可以改正或調整先前製程，以杜絕再發缺陷。在一實施例中，系統控制器290在本地映射在每一基板303上發現的缺陷，用於藉由使用者或系統控制器290手動地或自動地執行計量資料分析。在一實施例中，每一裝置基板303的光學特徵係與下游計量資料進行比較，以關聯和診斷生產線200的趨勢。在一實施例中，一使用者或系統控制器290依據所收集和分析的計量資料進行修正的動作，例如，在生產線200上的一或多製程或模組上改變製程參數。在另一項實施例中，系統控制器290使用計量資料，以確定故障的下游模組。而後系統控制器290可採取改正措施，例如，使故障模組離開生產線，和重新配置故障的製程模組之生產製程流程。
接著，裝置基板303被運送到刻劃模組220，其中在裝置基板303上執行步驟120或一背面接觸隔離步驟，以使基板表面上包含的複數太陽能電池彼此電子隔離。在步驟120，使用材料移除步驟(如，雷射削磨製程)來從基板表面移除材料。在一實施例中，一釹：釩酸鹽(Nd：YVO4)雷射來源被用於從裝置基板303的表面削磨材料，以形成使一太陽能電池與下一者間電子隔離的線路。在一實施例中，可以從應用材料公司獲取的一5.7平方米基板雷射刻劃模組是用於準確地刻劃裝置基板303的所欲區域。在一實施例中，在步驟120期間執行的雷射刻劃製程使用一532nm波長的脈衝雷射，以在設置在基板303上的材料上形成圖案，以使構成太陽能電池300的個別電池之每一者電子隔離。如圖3E所示，在一實施例中，溝槽381C係使用一雷射刻劃製程形成於第一p-i-n接頭320和背面接觸層350。在一態樣中，需要保證裝置基板303進入刻劃模組220的溫度介於約20℃至約26℃的範圍內，其達成係藉由使用一種可包含電阻加熱器和/或冷卻元件(例如，熱交換器，熱電裝置)之主動溫度控制硬體組件。在一實施例中，需要控制基板溫度為大約25+/-0.5℃。
接下來，裝置基板303可被運往一檢測模組221，其中可執行一雷射檢測步驟117和可收集計量資料並傳送至系統控制器290。在雷射檢測步驟121的一實施例中，當基板303經過檢測模組221時，基板303經過光學檢測，並取得基板303的影像以傳送到系統控制器290，其中該影像被分析而計量資料被收集和儲存在記憶體中。
在一實施例中，檢測模組221產生在裝置基板303內雷射刻劃區域的影像。在系統控制器290接收到影像之後，系統控制器290可以執行影像的數位化掃描，以決定雷射刻劃區域的各種視覺特徵，和擷取各種形態參數，而後系統控制器290便可在刻劃模組220調整雷射刻劃參數，以修正製程的變動，以識別一不當處理的裝置基板303，或識別在刻劃模組220的錯誤。
基於雷射刻劃影像的視覺分析，可以擷取指示雷射刻劃製程品質和穩定度的形態參數。在一實施例中，控制器290被用來分析由檢測模組221所接收到的在刻劃製程期間形成在基板表面的一刻劃的數位影像。有些形態參數可以是雷射刻劃的模糊度、短軸、長軸、偏心率、效率、重疊區、顏色均勻度。
在一實施例中，檢測模組221所擷取的影像被系統控制器290分析，以決定是否基板303的雷射刻劃區域符合規定的品質標準。如果符合指定的品質標準，基板303繼續它在生產線200的路徑上前進。但是，如果未符合指定的標準，可以採取行動，以修復缺陷或拒絕有缺陷的基板303。在一實施例中，該裝置基板303可能會返回刻劃模組220，作進一步的處理。在一實施例中，在基板303檢測到的缺陷在設置在檢測模組217內的系統控制器290的一部分中被映射和分析。在此實施例中，拒絕一特定基板303的決定可在本地的檢測模組221內進行。在另一項實施例中，系統控制器290使用計量資料，以確定故障的下游模組。而後系統控制器290可採取改正措施，例如，使故障模組離開生產線，和重新配置故障的製程模組之生產製程流程。
接下來，裝置基板303被輸送到品質保證模組222，步驟122(或品質保證和/或分流移除步驟)執行於裝置基板303，以保證它符合期望的品質標準，並在某些情況下，改正所形成的太陽能電池裝置的缺陷。品質保證模組測量裝置基板303的若干電子特徵，然後發送計量資料至系統控制器290並和儲存在其中。圖3H是在一品質檢測模組222被檢測的一特定裝置基板303的一部分之示意性剖面圖。
在一實施例中，品質保證模組222探測裝置基板303之每一個別電池382，以決定是否一導電路徑或短路存在於相鄰電池382之間。在一實施例中，裝置基板303是藉由自動化裝置281傳送經過品質保證模組222。當裝置基板303經過品質保證模組222，每一對相鄰電池382間的電子連續性係藉由探針391來測量，如圖3G所示。在一實施例中，施加一電壓於裝置基板303的相鄰電池382之間，及測量與相鄰電池382接觸之探針391間的一電阻。如果測量超出一指定標準，例如，約1kΩ,，可發送一指令，以指示在被探測的電池382之間不存在連續性。如果測量少一指定標準，例如，約150Ω,，可發送一指令，以指示在被探測的電池382之間存在連續性或短路。針對電池382連續性的資訊可傳送至系統控制器290，其中可收集、分析和儲存資料。
在一實施例中，如果在二相鄰電池382之間發現短路或其他類似的缺陷，則品質保證模組222在相鄰電池382之間啟動一反向偏壓，以改正在裝置基板303上的缺陷。在這個修正製程期間，品質保證模組222提供足夠高的電壓，以使相鄰電池382之間的缺陷改變相位、分解、或以某種方式改變，以移除或減少電子短路的幅度。在一實施例中，欲在上述分流消除操作中施加的電壓強度可藉由量測每個電池382之二極體接頭電容，詳如下述。在一實施例中，一特定裝置基板303可在處理程序100送回上游，以在裝置基板303上重新進行一或多生產步驟(例如，背面接觸隔離步驟(步驟120))，以改正被檢測到的品質問題與被處理的裝置基板303。
在一實施例中，藉由使用探針391、光源398、電壓源392、測量裝置393、和系統控制器290，品質保證模組222測量裝置基板303的品質和材料特性。在一實施例中，品質保證模組222內的光源398投射一低水平的光至裝置基板303的p-i-n接頭，而探針391測量每一電池382的輸出，以決定裝置基板303的電子特徵。在一實施例中，測量每一電池382的二極體接頭電容，以決定是否在相鄰的電池382之間存在任何分流及其大小，它允許即時調整電壓幅度，以用於上述之任何分流消除操作。
在一實施例中，光源398包括複數的發光二極體(LED的)。在這樣的一實施例中，來自個別LED的光可被投射到裝置基板303的一局部區域，而可獲得局部區域的電子特徵，及可映射整個裝置基板303的電子特徵。在一實施例中，光源398包含一或多燈或LED，其投射模擬太陽光譜的光譜。在一實施例中，光源398被配置，以變化光照度，以提高在裝置基板303中識別特定特性或缺陷的能力。例如，光源398可以只發出紅色光譜波長的光線、只發出藍色光譜波長的光線、先發出紅色光譜波長的光線再發出藍色光譜波長的光線、或一些其他光譜發射的組合。
在一實施例中，品質保證模組222被配置為測量和記錄一特定裝置基板303的諸多特性，如，光電流、串聯電阻、片電阻、斷路電流電壓、暗電流和光譜響應。在一實施例中，品質保證模組222被配置為發送電流和電壓資訊給系統控制器290，用以依區域映射每個裝置基板303的品質。在一實施例中，品質保證模組222包括一或多螢幕(未顯示)，用以阻擋在暗電流測量期間的環境光線，以提供相關於例如在太陽能電池接頭的特定缺陷的資訊。
圖3I是被品質保證模組222檢測且其上映射有缺陷的一裝置基板303之一示意性、部分的、平面示意圖。在一實施例中，品質保證模組222還包括一可變電阻器375，其串聯二最外層電池382，如圖3I所示。參照圖3H和圖3I，可將可變電阻375設置為一所需電阻，及光源398可發出光，以模擬在裝置基板303上的太陽光譜，而測量裝置393擷取橫跨相鄰電池382的電壓和/或電流讀數。例如，可變電阻器375可被設置為0，以達成一閉路條件。在另一示例，可變電阻器375可被設置為無限大，以達成一開路條件。在又一示例，可變電阻器375可被設置為一所需電阻，以達成一最大功率條件。在上述三個例子的任一者中，可在每個電池382測量電壓，並發送到系統控制器290進行儲存和分析。
在一實施例中，在一或多閉路條件或最大功率條件下，在每一電池382的電壓讀數可在每個裝置基板303的系統控制器290集中的或本地的映射。而後，可以分析裝置基板303之每個電池382的電壓映射，以用於決定裝置基板303內的非均勻性。例如，在閉路條件下，負電壓讀數的電池382指示區域為具有相較於正電壓讀數的電池382來得薄的第一p-i-n接頭320和/或第二p-i-n接頭330。在另一示例，在最大功率條件下，較低電壓讀數的電池382指示區域為具有相較於較高電壓讀數的電池382來得薄的第一p-i-n接頭320和/或第二p-i-n接頭330。因此，在特定條件下從電壓讀數獲得的資訊可用於在整個裝置基板303的表面上映射第一p-i-n接頭320和/或第二p-i-n接頭330的相對厚度。
在一實施例中，一特定裝置基板303的每個電池382在交錯刻劃區域被刻劃線381區分為複數部分(如，交錯刻劃區域383)，以減少在完全形成的太陽能電池裝置的每個電池流動的電流。在這樣的一實施例中，品質保證模組222可配置為探測電池382，以檢測電池382之間的交錯電池缺陷，如圖3I之區域383所示。也可以藉由在所欲條件下(例如，閉路、開路、或最大功率條件)，探測橫跨交錯刻劃區域383的每個電池382，來映射橫跨裝置基板303的第一p-i-n接頭320和/或第二p-i-n接頭330的相對厚度。
此外，品質保證模組222可配置為識別和記錄在一特定的裝置基板303內的多種其他缺陷，包括電池彼此間的缺陷和邊緣隔離缺陷。例如，一類電池間彼此的缺陷可能包括在個別電池382之間的刻劃線381的缺陷，其造成不該有的電流通道，如圖3I之區域395所示。在另一示例中，一類邊緣隔離缺陷可能包括在邊緣隔離區域394之間的刻劃線381的缺陷，其在邊緣隔離區域394之相鄰電池382之間造成不該有的電流通道，如圖3I所示。在一實施例中，相關於測量特性和確認的缺陷的資訊可傳送到系統控制器290儲存，以供進一步分析。在一實施例中，映射每個裝置基板303或許多裝置基板303之特性和/或缺陷係由系統控制器290所產生。
在一實施例中，品質保證模組222所擷取的資訊被系統控制器290分析，以確定是否每一裝置基板303符合規定的品質標準。如果符合指定的品質標準，則裝置基板303繼續它在系統200的路徑上前進。但是，如果未符合指定的標準，可以採取行動，以修復缺陷或拒絕有缺陷的裝置基板303。在一實施例中，在裝置基板303檢測到的缺陷在設置在品質保證模組222內的系統控制器290的一部分中被擷取和分析。在此實施例中，拒絕一特定裝置基板303的決定可在本地的品質保證模組222內進行。
在一實施例中，系統控制器290收集並分析從品質保證模組222接收的計量資料，用於確定裝置基板303的再發缺陷的根源，並改正或調整先前製程，例如先前步驟102-120。例如，如果在特定電池382之間的短路持續重複發生，則控制系統290可發出警告，以指示先前的製程(如，背面接觸隔離步驟120)需要改正或調整，以防止在隨後的裝置基板303重複出現缺陷。在一實施例中，先前的流程可手動分析和改正或調整，以杜絕重複發生的缺陷來源。在另一實施例中，系統控制器290可被編程，以診斷和改正或調整一或多先前的製程(步驟102-120)，以治療重複發生的缺陷來源。
另一例子是，在藍色光譜的光線波長的光譜響應係經由品質保證模組222測量，並由系統控制器290分析。而後分析的結果可在步驟112用來調整製程，以最佳化p-i-n接頭320(圖3A)形成的某些參數，例如，第一p型非晶矽層322(圖3A)的厚度和品質。例如，如果在裝置基板303某些區域的藍色光譜的光線波長的響應低於一特定閾值，則可調整步驟112的製程，以減少在相應區域的p層厚度。相應地，如果在裝置基板303某些區域的開路電流電壓低於一特定閾值，則可調整步驟112的製程，以增加在相應區域的p層厚度。
又如，描述跨過裝置基板303之第一p-i-n接頭320和/或第二p-i-n接頭330的相對厚度之裝置基板303的映射可用於調整步驟112的製程，以提供均勻的薄膜厚度。選擇性地，描述跨過裝置基板303之第一p-i-n接頭320和/或第二p-i-n接頭330的相對厚度之裝置基板303的映射可用於調整在刻劃模組208、216、和/或220之間的各種刻劃線，以補償薄膜厚度的變動。例如，可設置刻劃模組208、216和220，以在具有較厚的第一p-i-n接頭320和/或第二p-i。n接頭330之裝置基板303的區域上將線刻劃得更緊密。因此，藉由使電池382更寬或更窄，可補償不均勻的薄膜厚度，以拉平橫跨裝置基板303表面之每個電池382產生的電壓。
在一實施例中，裝置基板303可以選擇性地傳送到另一檢測模組206，其中一相應的檢測步驟106可在裝置基板303上進行，以偵測在刻劃模組220內由處理裝置造成的缺陷。在一實施例中，基板303是藉由自動化裝置281傳送經過檢測模組206。在檢測步驟106的一實施例中，當基板303經過檢測模組206時，基板303經過光學檢測，並取得基板303的影像以傳送到系統控制器290，其中該影像被分析而計量資料被收集和儲存在記憶體中。
在一實施例中，檢測模組206所擷取的影像被系統控制器290分析，以確定是否基板303符合規定的品質標準。如果符合指定的品質標準，基板303繼續它在系統200的路徑上前進。但是，如果未符合指定的標準，可以採取行動，以修復缺陷或拒絕有缺陷的基板303。在一實施例中，在基板303檢測到的缺陷在設置在檢測模組206內的系統控制器290的一部分中被映射和分析。在此實施例中，拒絕一特定基板303的決定可在本地的檢測模組206內進行。
在一實施例中，系統控制器290可用指定的允許裂紋長度，來比較相關於在基板303的一邊緣的一裂紋大小的資訊，來判斷在系統200的後續處理中是否可以接受基板303。在一實施例中，約1毫米或更小的一裂紋是可以接受的。該系統控制器可比較的其他標準，包括基板303邊緣碎片的大小，或在基板303的包含物或泡沫的大小。在一實施例中，可以接受約5毫米或以下的一碎片，以及可以接受小於1毫米左右的包含物或泡沫。在決定是否允許繼續處理或拒絕每一特定的基板303時，系統控制器可以對映射到基板特定區域之缺陷施加一加權方式。例如，在關鍵區域(如，基板303的邊緣區域)所發現的缺陷可給予較在非關鍵區域所發現的缺陷來得高的加權。
在一實施例中，系統控制器290收集並分析從檢測模組206接收的計量資料，用於確定基板303的再發缺陷的根源，以使它可以改正或調整先前製程，以杜絕再發缺陷。在一實施例中，系統控制器290在本地映射在每一基板303上發現的缺陷，用於藉由使用者或系統控制器290手動地或自動地執行計量資料分析。在一實施例中，每一裝置基板303的光學特徵係與下游計量資料進行比較，以關聯和診斷生產線200的趨勢。在一實施例中，一使用者或系統控制器290依據所收集和分析的計量資料進行修正的動作，例如，在生產線200上的一或多製程或模組上改變製程參數。在另一項實施例中，系統控制器290使用計量資料，以確定故障的下游模組。而後系統控制器290可採取改正措施，例如，使故障模組離開生產線，和重新配置故障的製程模組之生產製程流程。
接下來，裝置基板303可被選擇性地運送到基板切片模組224，其中一基板切片步驟124是用來將裝置基板303切割為複數較小裝置基板303，以形成複數較小太陽能電池裝置。在步驟124的實施例中，裝置基板303插入基板切片模組224，其使用一CNC玻璃切割工具，準確地切和割裝置基板303，以形成理想大小的太陽能電池裝置。在一實施例中，裝置基板303被插入切片模組224，其使用一玻璃刻劃工具，準確地刻劃裝置基板303的表面。而後，裝置基板303沿著刻劃線破壞，以產生完成太陽能電池裝置所需的大小和數量的部分。
在一實施例中，太陽能電池生產線200係經調整，以接受(步驟102)和處理5.7平方米或更大之基板302或裝置基板303。在一實施例中，在步驟124中，這些大面積基板302被部分處理，然後切片為四個1.4平方米的裝置基板303。在一實施例中，該系統是設計為處理大型裝置基板303(例如，TCO塗層2200毫米x2600毫米×3毫米玻璃)和生產各種大小的太陽能電池裝置，而無需額外的裝置或處理步驟。目前，對於每個不同大小的太陽能電池裝置，非晶矽(a-Si)薄膜工廠必須有一條生產線。在本發明中，該生產線可以快速切換以生產不同的太陽能電池裝置尺寸。在本發明的一態樣中，該生產線能夠提供較高的太陽能電池裝置產出量(這通常是以每年百萬計算)，藉由在一大型基板上形成太陽能電池裝置，然後將基板切片，以形成較適合大小的太陽能電池。
在生產線200的一實施例中，生產線的前端(FEOL)(例如，步驟102-122)的目的是處理一大面積裝置基板303(例如，2200毫米x 2600毫米)，而生產線後端(BEOL)的目的是進一步處理大面積裝置基板303或使用切片製程形成的多個較小的裝置基板303。在這種配置中，生產線的其餘接收並進一步處理各種規格。具有一單一輸入的產出量的彈性在太陽能薄膜產業是獨特的，並在節省大量的資本開支。輸入玻璃的材料成本亦較低，因為太陽能電池裝置製造商可以購買較大數量的單一玻璃尺寸，以生產各種尺寸的模組。
在一實施例中，步驟102-122可配置調整使用的設備，以在大型裝置基板303(例如，2200mm x 2600mm×3mm的玻璃裝置基板303)上執行製程步驟，而步驟124可經調整以製造各種小型太陽能電池裝置，而不需要額外的裝置。在另一項實施例中，步驟124被定位在步驟122之前的處理序列200，使得最初的大型裝置基板303可被切片，以形成多個個別的太陽能電池，然後一次或整組(即，一次二或更多個)經測試和特徵化。在這種情況下，步驟102-121可配置為調整使用的設備，以在大型裝置基板303(例如，2200mm x 2600mm×3mm的玻璃基板)上執行製程步驟，而步驟122和124可經調整以製造各種小型模組，而不需要額外的裝置。
在一實施例中，裝置基板303可以選擇性地傳送到另一檢測模組206，其中一相應的檢測步驟106可在裝置基板303上進行，以偵測在刻劃模組216或切片模組224內由處理裝置造成的缺陷。在一實施例中，基板303是藉由自動化裝置281傳送經過檢測模組206。在檢測步驟106的一實施例中，當基板303經過檢測模組206時，基板303經過光學檢測，並取得基板303的影像以傳送到系統控制器290，其中該影像被分析而計量資料被收集和儲存在記憶體中。
在一實施例中，檢測模組206所擷取的影像被系統控制器290分析，以確定是否基板303符合規定的品質標準。如果符合指定的品質標準，基板303繼續它在系統200的路徑上前進。但是，如果未符合指定的標準，可以採取行動，以修復缺陷或拒絕有缺陷的基板303。在一實施例中，在基板303檢測到的缺陷在設置在檢測模組206內的系統控制器290的一部分中被映射和分析。在此實施例中，拒絕一特定基板303的決定可在本地的檢測模組206內進行。
在一實施例中，系統控制器290可用指定的允許裂紋長度，來比較相關於在基板303的一邊緣的一裂紋大小的資訊，來判斷在系統200的後續處理中是否可以接受基板303。在一實施例中，約1毫米或更小的一裂紋是可以接受的。該系統控制器可比較的其他標準，包括基板303邊緣碎片的大小，或在基板303的包含物或泡沫的大小。在一實施例中，可以接受約5毫米或以下的一碎片，以及可以接受小於1毫米左右的包含物或泡沫。在決定是否允許繼續處理或拒絕每一特定的基板303時，系統控制器可以對映射到基板特定區域之缺陷施加一加權方式。例如，在關鍵區域(如，基板303的邊緣區域)所發現的缺陷可給予較在非關鍵區域所發現的缺陷來得高的加權。
在一實施例中，系統控制器290收集並分析從檢測模組206接收的計量資料，用於確定基板303的再發缺陷的根源，以使它可以改正或調整先前製程，以杜絕再發缺陷。在一實施例中，系統控制器290在本地映射在每一基板303上發現的缺陷，用於藉由使用者或系統控制器290手動地或自動地執行計量資料分析。在一實施例中，每一裝置基板303的光學特徵係與下游計量資料進行比較，以關聯和診斷生產線200的趨勢。在一實施例中，一使用者或系統控制器290依據所收集和分析的計量資料進行修正的動作，例如，在生產線200上的一或多製程或模組上改變製程參數。在另一項實施例中，系統控制器290使用計量資料，以確定故障的下游模組。而後系統控制器290可採取改正措施，例如，使故障模組離開生產線，和重新配置故障的製程模組之生產製程流程。
請參照圖1和2，接下來裝置基板303被運送到封口/邊緣移除模組226，其中一基板表面和邊緣準備步驟126是用來準備裝置基板303的各種表面，以防止之後在這個製程中產生問題。步驟126的一實施例，裝置基板303被插入封口/邊緣移除模組226，以準備裝置基板303的邊緣，以塑造和準備的裝置基板303的邊緣。裝置基板303邊緣的損壞可能影響生產一可用太陽能電池裝置之裝置產量和成本。在另一實施例中，封口/邊緣移除模組226被用於從裝置基板303的邊緣移除沉積材料(例如，10毫米)，以提供一區域，用來在裝置基板303和背面玻璃之間形成一可靠的密封(即，下文所述之步驟134-136)。從裝置基板303的邊緣移除的材料也可能有利於防止在最終形成的太陽能電池上發生的電子短路。
在一實施例中，一鑽石鑲帶或盤被用來研磨來自裝置基板303邊緣區域的沉積材料。在另一實施例中，一砂輪被用來研磨來自裝置基板303邊緣區域的沉積材料。在另一實施例中，雙砂輪被用來移除來自裝置基板303邊緣的沉積材料。在又一實施例中，噴砂或雷射消融技術被用來移除來自裝置基板303邊緣的沉積材料。在一態樣中，藉由使用塑形的砂輪、成角度的和對齊的砂光機、和/或磨輪，封口/邊緣移除模組226被用於圓角或斜切裝置基板303的邊緣。
接下來，裝置基板303被運到預檢模組227，其中選擇性的預檢步驟127執行於該裝置基板303上，以保證形成在基板表面上的裝置達到理想的品質標準。在步驟127，藉由使用一或多基板接觸探針，使用一發光源和探測裝置來測量形成的太陽能電池裝置的的輸出。如果模組227在形成的裝置上檢測到缺陷，它可以採取改正的行動或可以棄置該太陽能電池。
接著，裝置基板303被運送到清潔模組228，其中在裝置基板303上執行步驟128或一預先層壓基板清潔步驟，以在執行步驟122-127之後，移除在裝置基板303的表面上發現的任何污染物。通常，清潔模組228使用濕式化學洗滌和漂洗的步驟，以在執行電池隔離步驟之後，移除在基板表面上發現的任何不良污染物。在一實施例中，在裝置基板303上執行類似於製程步驟105的一清潔製程，以移除基板303表面上的任何污染物。
在下一步驟(或基板檢測步驟129)中，裝置基板303是經由一檢測模組229檢測，而計量資料被蒐集和傳送到系統控制器290。在一實施例中，以光學檢測裝置基板303的缺陷，如，碎片、裂紋、或擦傷，它們可能抑制完全形成的太陽能電池裝置(例如，太陽能電池300)的表現。
在一實施例中，裝置基板303是藉由自動化裝置281傳送經過檢測模組229。當裝置基板303經過檢測模組229時，裝置基板303被光學檢測，而裝置基板303的影像被擷取並傳送到系統控制器290，在其中分析影像和收集並儲存計量資料。
在一實施例中，檢測模組229所擷取的影像被系統控制器290分析，以確定是否裝置基板303符合規定的品質標準。如果符合指定的品質標準，則裝置基板303繼續它在系統200的路徑上前進。但是，如果未符合指定的標準，可以採取行動，以修復缺陷或拒絕有缺陷的裝置基板303。在一實施例中，在裝置基板303檢測到的缺陷在設置在檢測模組229內的系統控制器290的一部分中被映射和分析。在此實施例中，拒絕一特定裝置基板303的決定可在本地的檢測模組229內進行。
在一實施例中，系統控制器290可用指定的允許裂紋長度，來比較相關於在裝置基板303的一邊緣的一裂紋大小的資訊，來判斷是否可以在系統200中繼續處理基板303。在一實施例中，約1毫米或更小的一裂紋是可以接受的。系統控制器可比較的其他標準包括在裝置基板303邊緣的一碎片的大小。在一實施例中，約5毫米或更小的一碎片是可以接受的。在決定是否允許繼續處理或拒絕每一特定的基板302和303時，系統控制器可以對映射到基板特定區域之缺陷施加一加權方式。例如，在關鍵區域(如，裝置基板303的邊緣區域)所發現的缺陷可給予較在非關鍵區域所發現的缺陷來得高的加權。
在一實施例中，系統控制器290收集並分析從檢測模組229接收的計量資料，用於確定基板303的再發缺陷的根源，以使它可以改正或調整先前製程(例如，基板切片步驟124或邊緣準備步驟126)，以杜絕再發缺陷。在一實施例中，系統控制器290在本地端或集中地映射在每一裝置基板303上檢測到的缺陷，以用於計量資料分析。在另一項實施例中，系統控制器290使用計量資料，以確定故障的下游模組。而後系統控制器290可採取改正措施，例如，使故障模組離開生產線，和重新配置故障的製程模組之生產製程流程。
一光學檢測模組的一實施例(例如，檢測模組229)將詳述於下文之"光學檢測模組"一節。
在下一步驟(或邊緣檢測步驟130)中，裝置基板303是經由一檢測模組230檢測，而計量資料被蒐集和傳送到系統控制器290。在一實施例中，使用一光學干涉測量技術來檢測裝置基板303的邊緣，以在邊緣移除區域偵測任何殘留物，它們可能造成短路或外部環境可以攻擊一完全形成的太陽能電池裝置(如，太陽能電池300)之部分的路徑。
在一實施例中，裝置基板303是藉由自動化裝置281傳送經過檢測模組230。當裝置基板303經過檢測模組230時，以干涉測量的方式來檢測裝置基板303的邊緣移除區域，而從該檢測所收集到的資訊被發送到系統控制器290收集和分析。
在一實施例中，檢測模組230在邊緣移除區域決定裝置基板303的表面輪廓。被配置在檢測模組230本地內之系統控制器290的一部分可分析收集到的表面輪廓資料，以保證邊緣移除區域輪廓位在一所欲範圍內。如果符合指定的輪廓標準，則裝置基板303繼續它在系統200的路徑上前進。但是，如果未符合指定的輪廓標準，可以採取行動，以修復缺陷或拒絕有缺陷的裝置基板303。
在一實施例中，系統控制器290可在本地或集中地用一指定的高度範圍，來比較相關於在裝置基板303的一邊緣消除區域的高度，來判斷在系統200的後續處理中是否可以接受裝置基板303。在一實施例中，如果判斷邊緣移除區域高度在某一區域太大，裝置基板可被送回封口/邊緣移除模組226，在邊緣準備步驟126中修理。在一實施例中，如果邊緣輪廓並非至少約10μm低於裝置基板303的正面表面，則拒絕裝置基板303，以重新處理(例如，邊緣準備製程126)或棄置。
在一實施例中，系統控制器290收集、分析和儲存從檢測模組229接收的計量資料，用於確定裝置基板303的再發缺陷的根源，並改正或調整先前的邊緣準備製程，以杜絕再發缺陷。在一實施例中，由檢測模組229所收集的資料可指示，在一上游模組需要維修或部分更換，例如，封口/邊緣移除模組226。在另一項實施例中，系統控制器290使用計量資料，以確定故障的下游模組。而後系統控制器290可採取改正措施，例如，使故障模組離開生產線，和重新配置故障的製程模組之生產製程流程。
接下來，基板303被運送到一粘接線附加模組231，其中步驟131或粘接線附加步驟是在基板303上執行。步驟131是用來接附各種需要的線/絲，以連接各種外部電子元件至形成的太陽能電池裝置。通常情況下，粘接線231附加模組是一自動銲線工具，它有利地用來可靠且迅速地形成眾多的互連接口，往往需要該等眾多的互連接口以在生產線200上形成大型太陽能電池。在一實施例中，粘接線附加模組231是用來在背面接觸區域形成側邊匯流排355(圖3C)和橫跨匯流排356(步驟118)。在這種配置中，側邊匯流排355可以是導電材料，其可貼附、粘接、和/或熔接到背面接觸區域的背面接觸層350，以形成一良好電子接觸。在一實施例中，側邊匯流排355和橫跨匯流排356之每一包括一金屬帶(例如，一銅帶、一鎳塗覆銀帶、一銀包覆鎳帶、一鍍錫銅帶、一鎳塗銅帶、或其他導電材料，其可攜帶由太陽能電池傳遞的電流，和可靠地粘接至背面接觸區域的金屬層。在一實施例中，金屬帶的寬度係介於約2毫米和約10毫米之間，厚度則介於約1毫米和約3毫米之間。電子連接到側邊匯流排355的接頭之橫跨匯流排356可以藉由絕緣材料357(如絕緣膠帶)與太陽能電池的背面接觸層電子隔離。橫跨匯流排356之每一者的末端一般有一或多導線，用來將側邊匯流排355和橫跨匯流排356連接至接線盒370的電子連接，其中接線盒370係用於連接形成的太陽能電池至其他外部電子零件。
接下來在步驟132，準備一粘接材料360(圖3D)和"背面玻璃"基板361，以遞送到太陽能電池形成製程(即，製程序列100)。準備製程中通常執行於玻璃鋪設模組232，其通常包括一材料準備模組232A、一玻璃裝載模組232B、一玻璃清潔模組232C、和一玻璃檢測模組232D。背面玻璃基板361使用一層壓製程粘接至形成於上述步驟102-131的裝置基板303(步驟134，詳見下文)。一般情況下，步驟132需要準備一被放置在裝置基板303的玻璃基板361和沉積層上的高分子材料，以形成一密封，以在生命週期期間，防止環境傷害太陽能電池。參考圖2，步驟132一般包括一系列的子步驟，其中在材料準備模組232A準備一粘接材料360，而後粘接材料360被放置在裝置基板303之上，而背面玻璃基板361被裝入裝載模組232B。背面玻璃基板361被清潔模組232C沖洗。而後背面玻璃基板361被檢測模組232D檢測，而後背面玻璃基板361被放置在粘接材料360和裝置基板303。
在一實施例中，材料準備模組232A經調整以一片狀接收粘接材料360，並執行一或多切割操作，以提供一粘接材料，例如，聚乙烯醇縮丁醛(PVB)或乙烯醋酸乙烯酯共聚物(EVA)，其被調整尺寸，以在形成在裝置基板303上的背面玻璃和太陽能電池之間形成一可靠的密封。一般來說，當使用聚合物粘接材料360時，它需要控制太陽能電池生產線200的溫度(例如，16-18℃)和相對濕度(例如，RH 20-22%)，其中粘接材料360被儲存和整合到太陽能電池裝置，以保證形成在粘接模組234的粘接特性是可重複的，而是聚合物材料穩定的。在用於溫度和溼度控制區域之前(例如，T=6-8℃;RH=20-22%)，一般需要儲存粘接材料。當形成大型太陽能電池時，在粘接裝置各種元件的公差重疊(步驟134)可能是一問題，因此需要精確地控制粘接材料特性和切片製程的公差，以保證形成可靠的密封。在一實施例中，因為PVB的UV穩定、防潮、熱循環、良好的美國防火等級、遵守國際建築法規、低成本、和可再加工的熱塑料特性，所以使用PVB是有利的。在步驟132的一部分，使用自動化機器手臂裝置運送和定位粘接材料360在裝置基板303的背面接觸層350、側邊匯流排355(圖3C)、及橫跨匯流排356(圖3C)元件之上。而後定位該裝置基板303和粘接材料360，以接收一背面玻璃基板361，使用與定位粘接材料360相同的自動化機器手臂裝置，或一第二自動化機器手臂裝置，來將該背面玻璃基板361放置於其上。
在一實施例中，在定位背面玻璃基板361於粘接材料360之上前，對背面玻璃基板361執行一或多準備步驟，以保證後序的密封製程和形成最終的太陽能產品。在一示例中，以基板361的邊緣、整體尺寸和/或潔淨度沒有得到很好的控制之一"原始"狀態接收該背面玻璃基板361。接收"原始"基板減少在形成一太陽能裝置之前的準備和儲存基板的成本，從而降低最終形成的太陽能電池裝置之太陽能電池裝置成本、設備成本、和生產成本。在步驟132的實施例中，在執行背面玻璃基板清潔步驟之前，在一縫模組(例如，封口機204)中準備背面玻璃基板361的表面和邊緣。
在步驟132接下來的子步驟中，背面玻璃基板361被輸送到清潔模組232C，其中一基板清潔步驟在基板361上執行，以移除在基板361表面上發現的任何污染物。常見的污染物可包括在形成製程(如，玻璃生產製程)期間和/或在運輸基板361期間沉積在基板上361上的材料。通常，清潔模組232B使用濕化學洗滌和漂洗的步驟，以移除任何不良污染物，如上所述。
在步驟132接下來的子步驟中，經由檢測模組232D檢測背面玻璃基板361，及收集計量資料並發送到系統控制器290。在一實施例中，背面玻璃基板361係經由光學檢測，以檢測缺陷，如，碎片、裂縫、或擦傷，它們可能抑制一完全形成的太陽能電池裝置(如，太陽能電池300)的表現。
在一實施例中，背面玻璃基板361藉由一自動化裝置281經過檢測模組232D。當玻璃基板361經過檢測模組232D時，背面玻璃基板361經過光學檢測，而背面玻璃基板361的影像被擷取並傳送到系統控制器290，在那裡分析影像，並收集和儲存計量資料。
在一實施例中，被檢測模組232D擷取的影像經過系統控制器290分析，以決定是否背面玻璃基板361符合規定的品質標準。如果規定的品質標準達到了，背面玻璃基板361繼續在系統內200製程。但是，如果規定的條件不能滿足，則可以採取行動，修復缺陷或拒絕有缺陷的背面玻璃基板361。在一實施例中，在設置在檢測模組內232D本地內的系統控制器290的一部分映射和分析發現的背面玻璃基板361的缺陷。在這個實施例中，拒絕一特定背面玻璃基板361可在檢測模組232D本地內決定。
例如，系統控制器290可比較相關於在一背面玻璃基板361的一邊緣上的一裂縫的大小的資訊與規定的可允許裂紋長度，以決定是否可以讓該背面玻璃基板361在處理系統200中的製程繼續進行。在一實施例中，約1毫米或更小的一裂縫是可以接受的。系統控制器可比較的其他標準包括該背面玻璃基板361的邊緣的碎片的大小。在一實施例中，約5毫米或更小的一碎片是可以接受的。在決定是否允許繼續處理或拒絕每一特殊的背面玻璃基板361，系統控制器可對映射到基板之特定區域的缺陷使用加權方式。例如，在關鍵區域發現的缺陷(例如，背面玻璃基板361的邊緣區域)可獲得遠高於較不關鍵區域所發現的缺陷之加權。
在一實施例中，系統控制器290收集並分析從檢測模組232D接收的計量資料，用於確定背面玻璃基板361的再發缺陷的根源，以使它可以改正或調整先前製程，以杜絕再發缺陷。在一實施例中，系統控制器290在本地端或集中地映射在每一背面玻璃基板361上檢測到的缺陷，以用於計量資料分析。
一光學檢測模組的一實施例(例如，檢測模組232D)將詳述於下文之"光學檢測模組"一節。
而後，使用一自動機器手臂裝置將準備的背面玻璃基板361定位在粘接材料和部分裝置基板303上。
接下來，該裝置基板303、該背面玻璃基板361、和該粘接材料360被運往粘接模組234，其中執行步驟134或層壓步驟，以粘接背面玻璃基板361到上文所述步驟102-132之裝置底板。在步驟134，粘接材料360(例如，聚乙烯醇縮丁醛(PVB)或乙烯醋酸乙烯酯共聚物(EVA))係被夾在背面玻璃基板361和裝置基板303之間。使用各種加熱元件及在粘接模組234上的其它裝置，將熱和壓力施加至基板，以形成一粘接的和密封的裝置。從而該裝置基板303、背面玻璃基板361和粘接材料360形成一複合太陽能電池結構304(圖3D)，其至少部分地容納太陽能電池裝置的主動區域。在一實施例中，形成在背面玻璃基板361上的至少一洞維持至少部分未被粘接材料360覆蓋的部分，以允許橫跨匯流排356或側邊匯流排355的部分保持曝露，以在之後的步驟304(即步驟138)中，在太陽能電池結構304的這些區域產生電子連接。
在一實施例中，複合太陽能電池結構304可以選擇性地傳送到另一檢測模組206，其中一相應的檢測步驟106可執行於複合太陽能電池結構304，以偵測在粘接模組234內由處理裝置造成的缺陷。在一實施例中，複合太陽能電池結構304是藉由自動化裝置281傳送經過檢測模組206。在檢測步驟106的一實施例中，當複合太陽能電池結構304經過檢測模組206時，複合太陽能電池結構304經過光學檢測，並取得複合太陽能電池結構304的影像以傳送到系統控制器290，其中該影像被分析而計量資料被收集和儲存在記憶體中。
在一實施例中，檢測模組206所擷取的影像被系統控制器290分析，以確定是否複合太陽能電池結構304符合規定的品質標準。如果符合指定的品質標準，則複合太陽能電池結構304繼續它在系統200的路徑上前進。但是，如果未符合指定的標準，可以採取行動，以修復缺陷或拒絕有缺陷的複合太陽能電池結構304。在一實施例中，在複合太陽能電池結構304檢測到的缺陷在設置在檢測模組206內的系統控制器290的一部分中被映射和分析。在此實施例中，拒絕一特定複合太陽能電池結構304的決定可在本地的檢測模組206內進行。
在一實施例中，系統控制器290可用指定的允許裂紋長度，來比較相關於在複合太陽能電池結構304的一邊緣的一裂紋大小的資訊，來判斷在系統200的後續處理中是否可以接受複合太陽能電池結構304。在一實施例中，約1毫米或更小的一裂縫是可以接受的。該系統控制器可比較的其他標準，包括複合太陽能電池結構304邊緣碎片的大小，或在複合太陽能電池結構304的包含物或泡沫的大小。在一實施例中，可以接受約5毫米或以下的一碎片，以及可以接受小於1毫米左右的包含物或泡沫。在決定是否允許繼續處理或拒絕每一特定的複合太陽能電池結構304時，系統控制器可以對映射到基板特定區域之缺陷施加一加權方式。例如，在關鍵區域(如，裝置複合太陽能電池結構304的邊緣區域)所發現的缺陷可給予較在非關鍵區域所發現的缺陷來得高的加權。
在一實施例中，系統控制器290收集並分析從檢測模組206接收的計量資料，用於確定複合太陽能電池結構304的再發缺陷的根源，以使它可以改正或調整先前製程，以杜絕再發缺陷。在一實施例中，系統控制器290在本地映射在每一複合太陽能電池結構304上發現的缺陷，用於藉由使用者或系統控制器290手動地或自動地執行計量資料分析。在一實施例中，每一裝置複合太陽能電池結構304的光學特徵係與下游計量資料進行比較，以關聯和診斷生產線200的趨勢。在一實施例中，一使用者或系統控制器290依據所收集和分析的計量資料進行修正的動作，例如，在生產線200上的一或多製程或模組上改變製程參數。在另一項實施例中，系統控制器290使用計量資料，以確定故障的下游模組。而後系統控制器290可採取改正措施，例如，使故障模組離開生產線，和重新配置故障的製程模組之生產製程流程。
接下來，複合太陽能電池結構304被輸送到高壓模組236，其中步驟136或高壓步驟係執行於複合太陽能電池結構304，以移除在粘接結構的被困氣體，及保證在步驟136期間形成良好的粘接。在步驟136，一粘接的太陽能電池結構304被插入到高壓模組的處理區，其中輸入高溫和高壓氣體以減少受困氣體的量，並改進在裝置基板303、背面玻璃基板和粘接材料360之間的粘接的特性。執行在高壓釜的製程也有益於保證在玻璃和粘接頭層(如PVB層)之間的應力更易於控制，以防止之後因為應力在粘接/層壓製程期間減少所引起的的密封的失敗或玻璃的失敗。在一實施例中，它可能需要加熱裝置基板303、背面玻璃基板361、和粘接材料360，使形成的太陽能電池結構304的一或多組件達到應力減小的一溫度。
在下一步驟(或層壓品質檢測步驟137)中，複合太陽能電池結構304是經由一檢測模組237檢測，而計量資料被蒐集和傳送到系統控制器290。在一實施例中，以光學檢測複合太陽能電池結構304的缺陷，如，碎片、裂紋、夾雜物、氣泡、或擦傷，它們可能抑制完全形成的太陽能電池裝置(例如，太陽能電池300)的表現。
在一實施例中，複合太陽能電池結構304是藉由自動化裝置281傳送經過檢測模組237。當複合太陽能電池結構304經過檢測模組237時，複合太陽能電池結構304經過光學檢測，並取得複合太陽能電池結構304的影像以傳送到系統控制器290，其中該影像被分析而計量資料被收集和儲存。
在一實施例中，檢測模組237所擷取的影像被系統控制器290分析，並與編程資料比較，以確定是否複合太陽能電池結構304符合規定的品質標準。如果符合指定的品質標準，則複合太陽能電池結構304繼續它在系統200的路徑上前進。但是，如果未符合指定的標準，可以採取行動，以修復缺陷或拒絕有缺陷的複合太陽能電池結構304。在一實施例中，在複合太陽能電池結構304檢測到的缺陷在設置在檢測模組232D內的系統控制器290的一部分中被映射和分析。在此實施例中，拒絕一特定複合太陽能電池結構304的決定可在本地的檢測模組232D內進行。
例如，系統控制器290可用指定的允許裂紋長度，來比較相關於從複合太陽能電池結構304的一邊緣擴散的一裂紋大小的資訊，來判斷在系統200的後續處理中是否可以接受複合太陽能電池結構304。在一實施例中，約1毫米或更小的一裂紋是可以接受的。該系統控制器可比較的其他標準，包括複合太陽能電池結構304邊緣碎片的大小，或在複合太陽能電池結構304的包含物或泡沫的大小。在一實施例中，可以接受約5毫米或以下的一碎片，以及可以接受約1毫米的包含物或泡沫。在決定是否允許繼續處理或拒絕每一特定的複合太陽能電池結構304時，系統控制器可以對映射到複合太陽能電池結構304之特定區域的缺陷施加一加權方式。例如，在關鍵區域(如，裝置複合太陽能電池結構304的邊緣區域)所發現的缺陷可給予較在非關鍵區域所發現的缺陷來得高的加權。
在一實施例中，系統控制器290收集並分析從檢測模組237接收的計量資料，用於確定複合太陽能電池結構304的再發缺陷的根源，以使它可以改正或調整先前製程(例如，高壓步驟136)，以杜絕再發缺陷。在一實施例中，系統控制器290在本地端或集中地映射在每一複合太陽能電池結構304上檢測到的缺陷，以用於計量資料分析。在另一項實施例中，系統控制器290使用計量資料，以確定故障的下游模組。而後系統控制器290可採取改正措施，例如，採取以故障模組離開生產線，和重新配置故障的製程模組之生產製程流程。
一光學檢測模組的一實施例(例如，檢測模組237)將詳述於下文之"光學檢測模組"一節。
接下來，太陽能電池結構304被運往接線盒接附模組238，其中接線盒接附步驟138執行於形成的太陽能電池結構304之上。在步驟138時使用的接線盒接附模組238是用來在一部分形成的太陽能電池安裝一接線盒370(圖3C)。安裝的接線盒370作為在外部電子元件間的一界面，其連接到形成的太陽能電池(例如，其他太陽能電池或電源電網)和內部電子連接點(例如，在步驟131形成的導線)。在一實施例中，接線盒370包含一或多連接點371和372，使形成的太陽能電池可以很容易地且系統化地連接到其他外部裝置，以提供產生的電力。
在一實施例中，複合太陽能電池結構304可以選擇性地傳送到另一檢測模組206，其中一相應的檢測步驟106可執行於複合太陽能電池結構304，以偵測在接線盒接附模組238內由處理裝置造成的任何缺陷。在一實施例中，複合太陽能電池結構304是藉由自動化裝置281傳送經過檢測模組206。在檢測步驟106的一實施例中，當複合太陽能電池結構304經過檢測模組206時，複合太陽能電池結構304經過光學檢測，並取得複合太陽能電池結構304的影像以傳送到系統控制器290，其中該影像被分析而計量資料被收集和儲存在記憶體中。
在一實施例中，檢測模組206所擷取的影像被系統控制器290分析，以確定是否複合太陽能電池結構304符合規定的品質標準。如果符合指定的品質標準，則複合太陽能電池結構304繼續它在系統200的路徑上前進。但是，如果未符合指定的標準，可以採取行動，以修復缺陷或拒絕有缺陷的複合太陽能電池結構304。在一實施例中，在複合太陽能電池結構304檢測到的缺陷在設置在檢測模組206內的系統控制器290的一部分中被映射和分析。在此實施例中，拒絕一特定複合太陽能電池結構304的決定可在本地的檢測模組206內進行。
在一實施例中，系統控制器290可用指定的允許裂紋長度，來比較相關於在複合太陽能電池結構304的一邊緣的一裂紋大小的資訊，來判斷在系統200的後續處理中是否可以接受複合太陽能電池結構304。在一實施例中，約1毫米或更小的一裂紋是可以接受的。該系統控制器可比較的其他標準，包括複合太陽能電池結構304邊緣碎片的大小，或在複合太陽能電池結構304的包含物或泡沫的大小。在一實施例中，可以接受約5毫米或以下的一碎片，以及可以接受小於1毫米左右的包含物或泡沫。在決定是否允許繼續處理或拒絕每一特定的複合太陽能電池結構304時，系統控制器可以對映射到基板特定區域之缺陷施加一加權方式。例如，在關鍵區域(如，裝置複合太陽能電池結構304的邊緣區域)所發現的缺陷可給予較在非關鍵區域所發現的缺陷來得高的加權。
在一實施例中，系統控制器290收集並分析從檢測模組206接收的計量資料，用於確定複合太陽能電池結構304的再發缺陷的根源，以使它可以改正或調整先前製程，以杜絕再發缺陷。在一實施例中，系統控制器290在本地映射在每一複合太陽能電池結構304上發現的缺陷，用於藉由使用者或系統控制器290手動地或自動地執行計量資料分析。在一實施例中，每一裝置複合太陽能電池結構304的光學特徵係與下游計量資料進行比較，以關聯和診斷生產線200的趨勢。在一實施例中，一使用者或系統控制器290依據所收集和分析的計量資料進行修正的動作，例如，在生產線200上的一或多製程或模組上改變製程參數。在另一項實施例中，系統控制器290使用計量資料，以確定故障的下游模組。而後系統控制器290可採取改正措施，例如，採取以故障模組離開生產線，和重新配置故障的製程模組之生產製程流程。
接下來，太陽能電池結構304被運送到裝置測試模組240，其中裝置篩選和分析步驟140執行於太陽能電池結構304，以保證在太陽能電池結構304表面形成的裝置達到所欲的品質標準。在一實施例中，裝置測試模組240是一太陽能模擬模組，其用於檢定和測試一或多成形的太陽能電池的輸出。在140步驟，一發光源和探測裝置是用來藉由經調整以電子接觸接線盒370的終端之一或多自動化組件，保證形成的太陽能電池裝置的輸出。如果模組在形成的裝置上檢測到缺陷，它可以採取改正的行動或可以棄置該太陽能電池。
接下來，太陽能電池結構304被運送到支撐結構模組241，其中支撐結構安裝步驟141執行於太陽能電池結構304，以將具有連接到在步驟102-140中形成的太陽能電池結構304的一或多安裝元件的一完成的太陽能電池裝置提供給可方便地安裝和快速安裝在使用者端的一完成的太陽能電池裝置。
接下來，太陽能電池結構304被運送到卸載模組242，其中步驟142或裝置卸載步驟執行於基板上，以從太陽能電池生產線200移除形成的太陽能電池。
在太陽能電池生產線200的一實施例中，生產線的一或多區域是定位在潔淨室環境，以減少或防止會影響太陽能電池裝置可用率和壽命的污染。在如圖2所示的一實施例中，一萬級潔淨室空間250係圍繞著用於執行步驟108-118和步驟130-134的模組設置。
光學檢測模組
圖4是一光學檢測模組(例如，檢測模組206、214、229、232D和237)之一示意性、等距視圖。在一實施例中，光學檢測模組400包括一框架結構405、一照明光源415和一光學檢測裝置420。在一實施例中，照明光源415包括一均勻的光線來源，用於在基板302和303的整個寬度投射光線。照明光源415可包括能照明基板302和303以用於檢測的任何類型的光源。在一實施例中，可控制從照明光源415發射的光的波長，以提供最佳的光學檢測條件。在一實施例中，照明光源415可只發出紅色光譜波長的光線。在一實施例中，照明光源415可發射紅色光譜波長的光線，而後發出藍色光譜波長的光線。
在一實施例中，光學檢測裝置420包含一或多攝影機(如CCD相機)，以及可用於光學檢測基板302和303的各區域的其他配套元件。在一實施例中，光學檢測裝置420包括複數的CCD相機，其設置於照明光源415之上，使得基板302和303可在光學檢測裝置420和照明光源415之間傳送。在一實施例中，光學檢測裝置420與系統控制器290溝通。
在一實施例中，光學檢測模組400係定位在系統200內，以從自動化裝置281接收基板302和303。當基板302和303經由光學檢測模組400傳送時，自動化裝置281可在光學檢測裝置420和照明光源415之間饋送基板302和303。在一實施例中，當經由光學檢測模組400饋送基板302和303時，基板302和303是經由照明光源415從基板302和303的一側照明，同時光學檢測裝置420擷取來自基板302和303相反側的影像。光學檢測裝置420發送基板302和303的擷取影像到系統控制器290，其中分析影像和收集計量資料。在一實施例中，設置在光學檢測模組400本地的中央控制器290的部分保留影像，以用於分析。在一實施例中，系統控制器290使用由光學檢測裝置420提供的的資訊，以決定是否基板302和303符合規定的標準。而後，系統控制器290可採取行動以改正所發現的任何缺陷或從系統200拒絕基板302和303。在一實施例中，系統控制器290可利用從光學檢測裝置420收集的資訊，來診斷再發缺陷的根源和改正或調整製程，以減少或消除再發缺陷。
控制系統設計
本發明的實施例還提供一自動化系統，其包含一或多控制器，以控制基板流程、材料、和在太陽能電池製造製程序列中分配處理腔室。自動化系統還可以用於即時控制和調整在系統中形成的每一完成的裝置的特性。自動化系統還可以用於控制系統的啟動和故障排除，以減少基板廢料，提高裝置產量，和改善產生基板的時間。
圖5是可以包含在系統控制器290中的各種控制功能之一實施例的一示意圖。在一實施例中，系統控制器290包含一工廠自動化系統(FAS)291，其處理基板製程的策略態樣，從而可控制分配至或經由系統各部分的基板分配，及安排各種維修動作。因此，FAS可以控制和接收來自控制結構中許多元件的資訊，例如，材料處理/控制系統(MHS)295、企業資源系統(ERP)292、預防性維護(PM)管理系統293、和資訊採集系統294。FAS 291一般提供對工廠的完整控制和監測、反饋控制、前饋控制、自動製程控制(APC)和統計製程控制(SPC)技術、以及其他持續改進的技術，以提高工廠產量。FAS 291可另包括其他控制系統(如，生產管理系統(YMS))，以促進計量資料的分析和診斷在生產線200上特定太陽能電池製造路徑序列的故障模組。
MHS系統295一般控制系統內的實際行動和各種模組，以控制經由系統的一或多基板的移動。MHS系統295一般與多個可編程邏輯控制器(PLC)相接，該多個可編程邏輯控制器(PLC)之每個負責移動和控制執行於太陽能電池生產線200的各種較小處理態樣。在MHS和FAS系統可使用前饋或其他自動化控制邏輯，來控制和處理經由系統的基板的系統化運動。由於製造太陽能電池的成本通常是一問題，最大限度地降低生產線的建造成本往往是需要解決的一重要問題。因此，在一實施例中，MHS系統295採用一廉價可編程邏輯控制器(PLC)網絡，來執行較低水平的控制任務(例如，控制一或多自動化裝置281)，並控制包含在生產線200中的一或多模組296(例如，接線盒接附模組238、高壓模組236)。使用裝置的這種配置也有一優勢，因為PLC一般非常可靠和易於升級。舉一例子，MHS系統295可調整，以藉由從MHS系統發送的指令和經過監控控制器297(這也可能是一PLC類型裝置)傳送的指令，以控制經過自動化裝置281的群組或區塊298的基板。
ERP系統292處理各種財務和支援生產太陽能電池裝置期間發生的類型功能。ERP系統292可以用來確保每個模組都可以使用在生產序列內的一所欲時間。ERP系統292可控制並告知使用者在生產線上當前和未來的各種支援類型問題。在一實施例中，ERP系統292有能力預測和排列在生產序列內使用的各種消耗材料。ERP系統292也可用於檢視、分析和控制系統的產出量，以提高所形成裝置的利潤效益。在一實施例中，ERP系統292整合了SAP，以排列和控制管理消耗材料、剩餘、和其他材料相關的問題。
(PM)管理系統293通常用於排程和停用系統中的各種元件，以執行維修工作。因而PM系統293可用於協調執行於生產線相鄰模組的維修工作，以保證生產線的停機時間或生產線的分支可被最小化。舉一例子，當任一元件分別從服務中移除時，可能需要取下叢集工具212B及其相關自動化裝置281，以減少這兩部分不必要的停機時間。PM系統293和292的ERP系統一般可以共同工作，以在預防性維修工作已準備好執行時，確保所有的剩餘部分和其他消耗元件已經備妥，並正在等待維修人員。
在一實施例中，FAS 291也耦合到資訊採集系統294，其經調整以接收、儲存、分析和報告從每個處理工具接收到的各種製程資料、線上計量資料、離線計量資料和其他有利於確保在基板上執行的製程能夠重複且遵照規格的指標從內部輸入/感應器或從外部來源(例如，外部系統(ERP系統，遠端來源))收集的輸入和輸出資料經過分析，並被分送到太陽能電池生產線的所欲區域，和/或整合在製程序列的各種區域，以改善循環時間、系統或腔室可用性、裝置產量和製程效率。一實施例提供工廠自動化控制軟體的使用，以用於一光伏電池生產工廠。工廠自動化軟體提供進行中工作(WIP)的資料儲存和分析，以及追蹤的序列號和資料儲存。該軟體還執行資料挖掘，以提高產量，並聯結公司ERP，以協助預測、WIP計劃、銷售、擔保償付，及防備和現金流量分析。
雖然上文係針對本發明的實施例，亦可能衍生其他或更進一步的實施例，而不偏離本發明基本範疇，本發明之範疇是由下列申請專利範圍所界定。
200．．．生產線
202．．．裝載模組
204．．．模組
205．．．清潔模組
206．．．檢測模組
208．．．刻劃模組
209．．．檢測模組
210．．．清潔模組
211．．．儲存器
211A．．．儲存器
211B．．．儲存器
211C．．．儲存器
211D．．．儲存器
212．．．處理模組
212A．．．叢集工具
212B．．．叢集工具
212C．．．叢集工具
212D．．．叢集工具
214．．．檢測模組
215．．．檢測模組
216．．．刻劃模組
217．．．檢測模組
218．．．處理模組
219．．．檢測模組
220．．．刻劃模組
221．．．檢測模組
222．．．保證模組
224．．．切片模組
226．．．封口/邊緣移除模組
227．．．預檢模組
228．．．清潔模組
229．．．檢測模組
230．．．檢測模組
231．．．模組
232．．．玻璃鋪設模組
232A．．．材料準備模組
232B．．．玻璃裝載模組
232C．．．玻璃清潔模組
232D．．．檢測模組
234．．．粘接模組
236．．．高壓模組
237．．．檢測模組
238．．．模組
240．．．測試模組
241．．．支撐結構模組
242．．．卸載模組
250．．．潔淨室空間
281．．．自動化裝置
290．．．系統控制器
291．．．工廠自動化系統
292．．．企業資源系統
293．．．PM管理系統
294．．．資訊採集系統
295．．．MHS系統
296．．．模組
297．．．控制器
298．．．區塊
300．．．太陽能電池
301．．．太陽輻射
302．．．基板
303．．．基板
304．．．太陽能電池結構
310．．．第一TCO層
311．．．電池
320．．．第一p-i-n接頭
322．．．p型非晶矽層
324．．．本質型非晶矽層
326．．．n型微晶矽層
330．．．第二p-i-n接頭
332．．．p型微晶矽層
334．．．微晶矽層
336．．．n型非晶矽層
340．．．第二TCO層
350．．．背面接觸層
355．．．側邊匯流排
356．．．橫跨匯流排
357．．．絕緣材料
360．．．粘接材料
361．．．背面玻璃基板
370．．．接線盒
371．．．連接點
372．．．連接點
375‧‧‧電阻器
381A‧‧‧溝槽
381B‧‧‧溝槽
381C‧‧‧溝槽
381‧‧‧刻劃線
382A‧‧‧電池
382B‧‧‧電池
382‧‧‧電池
383‧‧‧區域
384‧‧‧多個感應器
385‧‧‧多個邊緣區域
391‧‧‧探針
392‧‧‧電壓源
393‧‧‧測量裝置
394‧‧‧隔離區域
395‧‧‧區域
396‧‧‧測量裝置
397‧‧‧電壓源
398‧‧‧光源
399‧‧‧探針
400‧‧‧光學檢測模組
405‧‧‧框架結構
415‧‧‧照明光源
420‧‧‧光學檢測裝置
所以，上述簡介之本發明的特徵可參考實施例進一步理解和敘述，部分實施例係繪示於附圖中。然而要指出的是，附圖僅說明本發明之典型實施例，因此不應被視為其範圍之限制，本發明亦適用於其他具有同等功效的實施例。
圖1繪示依本文所述的一具體實施例，用以形成一太陽能電池裝置之一製程序列。
圖2繪示依本文所述的一具體實施例，一太陽能電池生產線之一平面圖。
圖3A是依本文所述的一具體實施例，一薄膜太陽能電池裝置的一側面剖面圖。
圖3B是依本文所述的一具體實施例，一薄膜太陽能電池裝置的一側面剖面圖。
圖3C繪示依本文所述的一具體實施例，一複合太陽能電池結構之一平面圖。
圖3D是沿著圖3C之截面A-A之側面剖面圖。
圖3E是依本文所述的一具體實施例，一薄膜太陽能電池裝置的一側面剖面圖。
圖3F是依本文所述的一具體實施例，被一電子檢測模組進行電子檢測之裝置基板之一示意性、等角的、局部的視圖。
圖3G是在一檢測模組被檢測的一特定裝置基板的一部分之示意性剖面圖。
圖3H是依本文所述的一具體實施例，被一特定保證模組進行電子檢測之一裝置基板之一示意性、剖面的、局部的視圖。
圖3I是其上映射有缺陷的一裝置基板之一示意性、部分的、平面示意圖。
圖4是依本文所述實施例之一光學檢測模組的一等角視圖。
圖5是可以包含在系統控制器中的各種控制功能之一實施例的一示意圖。
200．．．生產線
202．．．裝載模組
204．．．模組
205．．．清潔模組
206．．．檢測模組
208．．．刻劃模組
209．．．檢測模組
210．．．清潔模組
211．．．儲存器
211A．．．儲存器
211B．．．儲存器
211C．．．儲存器
211D．．．儲存器
212．．．處理模組
212A．．．叢集工具
212B．．．叢集工具
212C．．．叢集工具
212D．．．叢集工具
220．．．刻劃模組
221．．．檢測模組
222．．．保證模組
224．．．切片模組
226．．．封口/邊緣移除模組
227．．．預檢模組
228．．．清潔模組
229．．．檢測模組
230．．．檢測模組
231．．．模組
232．．．玻璃鋪設模組
232A．．．材料準備模組
232B．．．玻璃裝載模組
232C．．．玻璃清潔模組
232D．．．檢測模組
234．．．粘接模組
236．．．高壓模組
237．．．檢測模組
214．．．檢測模組
215．．．檢測模組
216．．．刻劃模組
217．．．檢測模組
218．．．處理模組
219．．．檢測模組
238．．．模組
240．．．測試模組
241．．．支撐結構模組
242．．．卸載模組
250．．．潔淨室空間
281．．．自動化裝置
Claims (19)
- 一種太陽能電池生產線，包括：複數個自動化裝置，該複數個自動化裝置配置為沿著一路徑，序列地傳輸基板；一第一光學檢測模組，該第一光學檢測模組沿著該路徑定位，以接收一基板，該基板上沉積有一正面接觸層，且該第一光學檢測模組定位在一或多個叢集工具之上游，該一或多個叢集工具有至少一個處理室，該至少一個處理室經調適以沉積一含矽層在該基板的一表面上，其中該光學檢測模組包括一檢測裝置，該檢測裝置定位以檢視該基板的一區域且配置為以光學方式接收關於在該被檢視的區域中是否存在缺陷之資訊；一薄膜特徵模組，該薄膜特徵模組沿著該路徑定位在該一或多個叢集工具的下游，並具有一或多個檢測裝置，該一或多個檢測裝置配置為檢測設置在該基板之該表面上的該含矽層的一區域，從而可決定相關於該含矽層的厚度的資訊；及一系統控制器組件，該系統控制器組件與該等模組之每一者溝通，並配置為分析從該等模組之每一者接收到的資訊，及發出指示，以在該生產線內對該等模組之一或多者採取改正措施。
- 一種太陽能電池生產線，包括： 複數個自動化裝置，該複數個自動化裝置配置為沿著一路徑，序列地傳輸基板；一第一光學檢測模組，該第一光學檢測模組沿著該路徑定位，以接收一基板，該基板上沉積有一正面接觸層，且該第一光學檢測模組定位在一或多個叢集工具之上游，該一或多個叢集工具有至少一個處理室，該至少一個處理室經調適以沉積一含矽層在該基板的一表面上，其中該光學檢測模組包括一檢測裝置，該檢測裝置定位以檢視該基板的一區域且配置為以光學方式接收關於在該被檢視的區域中是否存在缺陷之資訊，該光學檢測模組包括一照明光源和複數個檢測裝置，其中該等檢測裝置之每一者被配置為：當該基板被定位在該照明光源和該複數個檢測裝置之間時，擷取該基板之數個區域之數個光學影像；一薄膜特徵模組，該薄膜特徵模組沿著該路徑定位在該一或多個叢集工具的下游，並具有一或多個檢測裝置，該一或多個檢測裝置配置為檢測設置在該基板之該表面上的該含矽層的一區域，從而可決定相關於該含矽層的厚度的資訊；及其中該薄膜特徵模組包括：一自動化裝置，該自動化裝置配置為經由該薄膜特徵模組，橫向移動該基板；一照明光源，該照明光源定位為照亮該基板的一側；及 一檢測裝置，該檢測裝置定位為當該自動化裝置經由該薄膜特徵模組傳送該基板時，以光譜學檢測該含矽層的該區域，和偵測該基板的位置和速度；以及一系統控制器組件，該系統控制器組件與該等模組之每一者溝通，並配置為分析從該等模組之每一者接收到的資訊，及發出指示，以在該生產線內對該等模組之一或多者採取改正措施。
- 如申請專利範圍第2項所述之太陽能電池生產線，另包括：一第二光學檢測模組，該第二光學檢測模組沿著該路徑定位在該一或多個叢集工具的下游，且具有一或多個照明光源和一檢測裝置，該檢測裝置定位為：當檢視該基板的一區域時，以獨立的非重疊波長的光序列地照明該基板的該區域，其中該第二光學檢測模組配置為以光學方式接收關於在該被檢視的區域中是否存在該一或多個含矽層中的一缺陷之資訊。
- 如申請專利範圍第3項所述之太陽能電池生產線，其中該系統控制器另配置為：如果從該第一光學檢測模組接收到的該資訊指示在該被檢視的區域存在的缺陷超過一閾值，則發出指示以拒絕該基板，並依據關於該含矽層的該厚度和該一或多個含矽層中是否存在一缺陷的資訊，對該至少一個處理室發出指示，以改變一製程參數。
- 如申請專利範圍第4項所述之太陽能電池生產線，另包括：一背面接觸層檢測模組，該背面接觸層檢測模組沿著該路徑定位在該一或多個叢集工具的下游，以接收該基板，該基板具有一背面接觸層，該背面接觸層形成在該一或多個含矽層之上方；及具有複數個電子探針、一光源、一測量裝置、以及一或多個感測器，該背面接觸層檢測模組配置為測量該背面接觸層的電子特性和光學特性；一品質保證模組，該品質保證模組沿著該路徑定位在該一或多個叢集工具的下游，以接收在該含矽層上方沉積有該背面接觸層的該基板，其中該正面接觸層、該含矽層、和該背面接觸層的至少一部分被移除，以形成至少兩個序列連接的太陽能電池，其中該品質保證模組具有複數個探針和一測量裝置，該測量裝置耦接到該複數個探針之至少二者，其配置為測量該至少兩個序列連接的太陽能電池之至少一個電子特性。
- 一種太陽能電池生產線，包括：一第一光學檢測模組，該第一光學檢測模組定位在生產線內而位於一或多個叢集工具的上游，該一或多個叢集工具具有一或多個處理室，該一或多個處理室經調適以在正面接觸層上方沉積複數個含矽層，和配置為接收一基板，該基板上沉積有一正面接觸層，其中該第一光學檢測 模組包括一檢測裝置，該檢測裝置定位以檢視該基板的一區域且配置為以光學方式接收關於在該被檢視的區域中是否存在缺陷之資訊；一第二光學檢測模組，該第二光學檢測模組定位在該一或多個叢集工具的下游且配置為接收該基板，該基板上沉積有該複數個含矽層，其中該第二光學檢測模組包括一檢測裝置，該檢測裝置定位以檢視該基板的一區域和配置為以光學方式接收關於在該被檢視的區域中是否存在該複數個含矽層中的一缺陷的資訊；複數個刻劃檢測模組，其中該複數個刻劃檢測模組的一第一者被定位在該第二光學檢測模組的下游，和配置為接收具有形成在該複數個含矽層中的複數個刻劃區域之該基板，其中該第一刻劃檢測模組被配置為以光學方式檢測形成在該複數個含矽層中的該等刻劃區域；及一系統控制器組件，該系統控制器組件與該等模組之每一者溝通，並配置為分析從該等模組之每一者接收到的資訊，及發出指示，以在該生產線內對該等模組之一或多者採取改正措施。
- 如申請專利範圍第6項所述之太陽能電池生產線，另包括：一電子檢測模組，該電子檢測模組定位在該生產線內而位於該一或多個叢集工具的上游，以接收在該正面接觸 層中形成有複數個隔離區域之該基板，其中該電子檢測模組具有複數個探針和一測量裝置，該測量裝置被配置為測量跨越該等隔離區域的電子連續性；及一背面接觸層檢測模組，該背面接觸層檢測模組定位在該複數個刻劃檢測模組之該第一者的下游，且配置為接收在該複數個含矽層上方形成有一背面接觸層的該基板，其中該背面接觸層檢測模組被配置為測量該背面接觸層的電子特性和光學特性。
- 如申請專利範圍第7項所述之太陽能電池生產線，其中該複數個刻劃檢測模組的一第二者被定位在該複數個刻劃檢測模組之該第一者的下游，以接收具有複數個刻劃區域之該基板，該複數個刻劃區域形成於沉積在該複數個含矽層上方的該背面接觸層中，及以光學方式檢測形成在該背面接觸層中之該等刻劃區域。
- 如申請專利範圍第8項所述之太陽能電池生產線，另包含一第三光學檢測模組，該第三光學檢測模組被定位在該複數個刻劃檢測模組之該第二者的下游，且有一照明光源和一檢測裝置，該照明光源被定位為照亮該基板的一區域，該檢測裝置被定位為檢視該基板的該區域，以及以光學方式接收關於該被檢視的區域中是否存在缺陷的資訊。
- 如申請專利範圍第9項所述之太陽能電池生產線，另包含一品質保證模組，該品質保證模組定位在該複數個刻劃檢測模組之該第二者的下游，以接收具有該複數個刻劃區域形成於該背面接觸層中之該基板，該背面接觸層係沉積在該複數個含矽層上方，且具有複數個探針和一測量裝置，該測量裝置耦合至該複數個探針，該複數個探針被配置為測量跨越形成在該背面接觸層中之該等刻劃區域之至少一個電子特性。
- 如申請專利範圍第10項所述之太陽能電池生產線，另包括一第四光學檢測模組，該第四光學檢測模組被定位在一背面玻璃鋪設模組內，該背面玻璃鋪設模組被定位在該品質保證模組的下游和被定位為：在將一背面玻璃基板放置在含金屬層上方以形成一複合結構之前，檢測該背面玻璃基板。
- 如申請專利範圍第11項所述之太陽能電池生產線，另包含一第五光學檢測模組，該第五光學檢測模組被定位在該第四光學檢測模組的下游，和被配置為以光學方式檢測該複合結構。
- 一種在一生產線上形成太陽能電池的方法，包括以下步驟：使用複數個自動化裝置，序列地沿著一傳輸路徑傳輸複數個基板； 在複數個處理模組中處理該複數個基板之每一者，該複數個處理模組沿著該傳輸路徑定位，其中處理該複數個基板之每一者包括以下步驟：在沿著該傳輸路徑定位的一第一處理模組中，移除沉積在每一基板的一表面上的一正面接觸層的一部分；在沿著該傳輸路徑定位在該第一處理模組的下游的一第二處理模組內的一第一叢集工具中，在該正面接觸層上方沉積一第一複數個含矽層；在沿著該傳輸路徑定位在該第二處理模組的下游的一第三處理模組中，移除該複數個含矽層的一部分；在沿著該傳輸路徑定位在該第三處理模組的下游的一第四處理模組中，沉積一金屬層於該複數個含矽層上方；及在定位在該第四處理模組的下游的一第五處理模組中，移除該金屬層的一部分，以在每一基板上形成至少兩個序列地連接的太陽能電池；及在複數個檢測模組中檢測該複數個基板之每一者，該複數個檢測模組沿著該傳輸路徑設置，其中檢測該複數個基板之每一者包括以下步驟：在定位在該第二處理模組的上游的一第一檢測模組中，以光學方式檢測每一基板的一區域，並決定在該區域內是否存在一缺陷； 在定位在該第二處理模組的上游的一第二檢測模組中，測量在該正面接觸層的數個部分之間的電子連續性，該正面接觸層設置在該正面接觸層的該被移除部分之相對側上；在定位在該第一叢集工具的下游的一第三檢測模組中，檢測在每一基板上的該第一複數個含矽層，和決定該第一複數個含矽層的至少一者的厚度；在定位在該第二處理模組的下游的一第四檢測模組中，以光學方式檢測每一基板的至少該第一複數個含矽層的一區域，和決定在該區域內的該複數個含矽層中是否存在一缺陷；在定位在該第三處理模組的下游的一第五檢測模組中，以光學方式檢測每一基板的一區域，其中已移除至少該第一複數個含矽層的至少一部分；及在定位在該第五處理模組的下游的一第六檢測模組中，以光學方式檢測每一基板的一區域，其中已移除該金屬層的至少一部分。
- 如申請專利範圍第13項所述之方法，更包括下列步驟：在位於該第二處理模組內的一第二叢集工具中，在該第一複數個含矽層上方沉積一第二複數個含矽層；及 在沿著該傳輸路徑定位在該第二叢集工具的下游的一第七檢測模組中，檢測該第二複數個含矽層，和決定該第二複數個含矽層的至少一者的厚度。
- 如申請專利範圍第13項所述之方法，另包括在沿著該路徑定位在該第六檢測模組的下游的一第八檢測模組中，量測在每一基板上的該至少兩個序列連接的太陽能電池之至少一電子特性，及決定在每一基板上的該至少兩個序列連接的太陽能電池中是否存在一缺陷。
- 一種太陽能電池生產線，包括：複數個自動化裝置，該複數個自動化裝置配置為沿著一路徑，序列地傳輸基板；一第一刻劃模組，該第一刻劃模組沿著該路徑定位，以接收一基板，該基板上沉積有一正面接觸層，和配置為在該正面接觸層上形成複數個刻劃的區域；一第一叢集工具，該第一叢集工具沿著該路徑被定位在該第一刻劃模組的下游；和具有一或多個處理室，該一或多個處理室配置為將一第一複數個含矽層沉積在該正面接觸層上方；一第一薄膜特徵模組，該第一薄膜特徵模組沿著該路徑被定位在該第一叢集工具的下游，並具有一或多個檢測裝置，該一或多個檢測裝置配置為檢測設置在每一基板之 一表面上的該第一複數個含矽層的一區域，從而可決定相關於該第一複數個含矽層的至少一者的厚度的資訊；及一第二叢集工具，該第二叢集工具沿著該路徑被定位在該第一薄膜特徵模組的下游；和具有一或多個處理室，該一或多個處理室配置為將一第二複數個含矽層沉積在該第一複數個含矽層上方；一第二薄膜特徵模組，該第二薄膜特徵模組沿著該路徑被定位在該第二叢集工具的下游，並具有一或多個檢測裝置，該一或多個檢測裝置配置為檢測設置在每一基板之該表面上的該第二複數個含矽層的一區域，從而可決定相關於該第二複數個含矽層的至少一者的厚度的資訊；及一系統控制器組件，該系統控制器組件與該第一薄膜特徵模組和該第二薄膜特徵模組溝通，並配置為分析從該第一和第二薄膜特徵模組之每一者接收到的資訊，及發出指示，以在該生產線內對該等模組之一或多者採取改正措施。
- 如申請專利範圍第16項所述之太陽能電池生產線，另包括沿著該路徑定位的複數個光學檢測模組，包括：一第一光學檢測模組，該第一光學檢測模組定位在該第一叢集工具的上游，並具有一檢測裝置，該檢測裝置被定位為檢視該基板的一區域和以光學方式接收關於在該被檢視的區域中是否存在缺陷的資訊；及 一第二光學檢測模組，該第二光學檢測模組沿著該路徑定位在該第二叢集工具的下游，並具有一照明光源及一檢測裝置，該照明光源被定位為照明該第一和第二複數個含矽層的一區域，該檢測裝置配置為檢視該被照明區域和以光學方式接收關於在該被檢視區域中的該第一和第二複數個含矽層中是否存在缺陷的資訊。
- 如申請專利範圍第17項所述之太陽能電池生產線，另包括：一第二刻劃模組，該第二刻劃模組沿著該路徑定位在該第二叢集工具的下游，和被配置為在該第一和第二複數個含矽層中形成複數個刻劃區域；一第一刻劃檢測模組，該第一刻劃檢測模組沿著該路徑定位在該第二刻劃模組的下游，和被配置為以光學方式檢測在該第一和第二複數個含矽層中的該複數個刻劃區域；一沉積模組，該沉積模組定位在該第一刻劃模組的下游和被配置為在該第一和第二複數個含矽層上方沉積一含金屬層；及一第二刻劃模組，該第二刻劃模組沿著該路徑定位在該沉積模組的下游，和被配置為在該含金屬層中形成複數個刻劃區域； 一第二刻劃檢測模組，該第二刻劃檢測模組沿著該路徑定位在該第二刻劃模組的下游，和被配置為以光學方式檢測在該含金屬層中的該複數個刻劃區域；一品質保證模組，該品質保證模組沿著該路徑定位在該第二刻劃模組的下游，並具有一光源、複數個探針及一測量裝置，該光源被定位為照明該基板，該複數個探針被定位為接觸該含金屬層中的該複數個刻劃區域之每一者的相對側上的該含金屬層，該測量裝置耦合至該複數個探針，該複數個探針被配置為測量該基板的一區域的至少一個電子特性。
- 一種用於在一太陽能電池生產線中測試部分形成的太陽能電池裝置的模組，包括：一光源，該光源定位為照明該部分形成的太陽能電池裝置，該部分形成的太陽能電池裝置中形成有複數個序列地連接的太陽能電池；複數個探針，該複數個探針被定位為接觸該複數個序列地連接的太陽能電池之至少二者；一電壓源，該電壓源耦合到該複數個探針並被配置為橫跨該等序列地連接的太陽能電池的一或多者來施加一電壓； 一可變電阻，該可變電阻耦合至該複數個探針之至少二者，和被配置為串聯於該等序列地連接的太陽能電池，施加一所需電阻；及一測量裝置，該測量裝置耦合至該複數個探針，並被配置為測量該部分形成的太陽能電池裝置之一區域的至少一個電子特性。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US14994209P | 2009-02-04 | 2009-02-04 | |
| US22137809P | 2009-06-29 | 2009-06-29 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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