專利名稱：用于薄膜激光刻劃的且具有提高的產(chǎn)量的方法和相關(guān)系統(tǒng)的制作方法
用于薄膜激光刻劃的且具有提高的產(chǎn)量的方法和相關(guān)系統(tǒng)相關(guān)申請的交叉引用本申請要求于2009年8月6日提交的名稱為“用于薄膜激光刻劃的且具有提高的產(chǎn)量的方法和相關(guān)系統(tǒng)”的美國臨時專利申請No. 61/231，941的權(quán)益。
背景技術(shù)：
在此描述的各個實施例大體上涉及組件的制造，在所述組件中，將多個層沉積在基板上并且在所述層中刻劃出多條線，更特別地，涉及通過順序進(jìn)行層的沉積和線的刻劃來制造組件以提高產(chǎn)量的方法和相關(guān)系統(tǒng)。這些方法和相關(guān)的系統(tǒng)對于激光刻劃薄膜單結(jié)和多結(jié)太陽能電池來說特別有效。用于形成薄膜太陽能電池的現(xiàn)有制造順序包括在基板上沉積或者形成多個層，所述基板例如適合于形成ー個或多個p-n結(jié)的玻璃、金屬或者聚合物基板。薄膜太陽能電池的實例包括透明導(dǎo)電氧化物(TCO)層、多個摻雜和未摻雜的硅層以及金屬背層。可使用一系列激光刻劃的線以制造串聯(lián)連接的單個電池。可用于形成太陽能電池的材料的實例，以及用于形成電池的方法和裝置在例如于2009年9月I日提出的名稱為“多結(jié)太陽能電池及其形成方法和裝置”的美國專利No. 7，582，515中有所描述。圖IA至圖IE示出了用于薄膜太陽能電池組件的現(xiàn)有制造順序，在所述薄膜太陽能電池組件中，將多個層沉積在基板上并且在所述層中激光刻劃出一系列線以描繪出單個電池。圖IA示出了現(xiàn)有制造順序中的第一歩，其中將TCO層12沉積在玻璃基板10上。圖IB示出了第二步，其中在TCO層12中激光刻劃出第一組線14，16 (本文中分別稱作“P1”互聯(lián)線和“P1”隔離線)。圖IC示出了第三步，其中在TCO層12的頂部上以及在所刻劃的Pl線14、16內(nèi)部沉積多個摻雜和未摻雜的非晶硅(a-Si)層18。圖ID示出了第四步，其中在硅層18中激光刻劃出第二組線20(“P2”線)。圖IE示出了第五步，其中在硅層18的頂部以及在所刻劃的P2線20的內(nèi)部沉積金屬層22。圖IE還示出了第六步，其中如圖所示的激光刻劃出第三組線24，26 (分別是“P3”互聯(lián)線和“P3”隔離線)。這種組件的制造與太陽能電池的總成本有夫。雖然除生產(chǎn)的成本以外的其它因素(例如所制造項目的品質(zhì)，管理成本等)是重要的考慮因素，但是也希望獲得較低的生產(chǎn)成本。因此，希望開發(fā)出用于制造太陽能電池板的具有低的生產(chǎn)成本的改進(jìn)的方法和相關(guān)的系統(tǒng)。此外，對于包括層的沉積和在所述層中的線的劃刻的其它制造エ藝來說，也存在這種對于改進(jìn)的方法和相關(guān)系統(tǒng)的需求。

發(fā)明內(nèi)容
以下提出了本發(fā)明ー些實施例的簡要概括，以提供對本發(fā)明的基本理解。這個概括不是本發(fā)明的詳盡綜述。本概括的意圖不在于辨別本發(fā)明的關(guān)鍵/決定性要素，或描繪本發(fā)明的范圍。它的唯一目的是以簡單形式提出本發(fā)明的一些實施例，作為在后文提出的更詳細(xì)描述的前序。根據(jù)很多實施例提供用于使用制造順序來制造太陽能電池組件和其它的這種組件且具有提高的產(chǎn)量的方法和相關(guān)系統(tǒng)。這些方法和相關(guān)系統(tǒng)對于激光刻劃的薄膜多結(jié)太陽能電池的制造特別有效。ー個方面，提供了一種用于制造太陽能電池組件的方法。所述方法包括提供包括基板和第一層的エ件，將ー個或多個第一互聯(lián)線刻劃到第一層中，將第二層沉積到第一層上和沉積到ー個或多個第一互聯(lián)線中，將ー個或多個第二互聯(lián)線刻劃到第二層中，將第三層沉積到第二層上和沉積到ー個或多個第二互聯(lián)線中，將ー個或多個第三互聯(lián)線刻劃到第ニ層和第三層中，以及將一個或多個隔離線刻劃到第一層、第二層和第三層中。另ー方面，提供了一種用于制造太陽能電池組件的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括支撐機(jī)構(gòu)，用于接收包括基板和第一層的エ件；至少ー個激光器裝置，所述激光器裝置的每ー個都配置成將激光束引導(dǎo)至エ件；以及激光器控制器。所述激光器控制器可操作以使所述至少一個激光器裝置進(jìn)行以下步驟將ー或多個第一互聯(lián)線刻劃到所述第一層中。在將第二層沉積到所述第一層上和沉積到一個或多個所述第一互聯(lián)線中之后，可操作所述激光器控制器以使至少ー個激光器裝置將ー個或多個第二互聯(lián)線刻劃到所述第二層中。在將第三層沉 積到所述第二層上和沉積到所述ー個或多個第二互聯(lián)線中之后，可操作所述激光器控制器以使至少ー個激光器裝置將ー個或多個第三互聯(lián)線刻劃到所述第二層和所述第三層中，以及將ー個或多個隔離線刻劃到所述第一層、所述第二層和所述第三層中。在另一方面，提供了一種用于制造太陽能電池組件的方法，所述方法包括提供包括基板和第一層的エ件。所述方法還包括將ー個或多個第一互聯(lián)線刻劃到第一層中。所述方法進(jìn)ー步包括在將第二層沉積到所述第一層上和沉積到ー個或多個第一互聯(lián)線中之后，將ー個或多個第二互聯(lián)線刻劃到所述第二層中。所述方法進(jìn)ー步包括在將第三層沉積到所述第二層上和沉積到ー個或多個第二互聯(lián)線中之后，將ー個或多個第三互聯(lián)線刻劃到所述第二層中和刻劃到所述第三層中，以及將一個或多個隔離線刻劃到所述第一層、所述第二層以及所述第三層中。在另一方面，提供了一種用于制造太陽能電池組件的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括平移平臺，所述平移平臺可操作以支撐エ件，并在縱向方向上平移被支撐的エ件；編碼器，所述編碼器與所述平移平臺可操作地耦接以測量所述平移平臺的位置；激光器，所述激光器可操作以產(chǎn)生能夠從所述エ件的至少一部分移除材料的輸出；激光器開關(guān)，所述激光器開關(guān)與所述激光器耦接以通過觸發(fā)激光器輸出來控制激光器輸出的時序；以及控制器，所述控制器與所述平移平臺、所述編碼器和所述激光器開關(guān)可操作地耦接。所述控制器可操作以響應(yīng)于所述平移平臺的用編碼器測量出的位置來觸發(fā)所述激光器開關(guān)，從而中斷激光刻劃線的形成以跳過先前形成的激光刻劃線。在很多實施例中，所述控制器包括處理器和計算機(jī)可讀介質(zhì)，所述計算機(jī)可讀介質(zhì)包括指令，當(dāng)所述指令被執(zhí)行時使所述處理器完成所述激光器開關(guān)的所述觸發(fā)。在另一方面，提供了一種用于制造太陽能電池組件的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括用于接收エ件的支撐機(jī)構(gòu)；激光器，所述激光器可操作以產(chǎn)生能夠從所述エ件的至少一部分移除材料的輸出；激光器開關(guān)，所述激光器開關(guān)與所述激光器耦接以通過觸發(fā)激光器輸出來控制所述激光器輸出的時序；掃描裝置，所述掃描裝置可操作以控制來自所述激光器的輸出的位置；編碼器，所述編碼器與所述掃描裝置可操作地耦接以測量所述掃描裝置的位置；以及控制器，所述控制器與所述掃描裝置、所述編碼器以及所述激光器開關(guān)可操作地耦接。所述控制器可操作以響應(yīng)于所述掃描裝置的用編碼器測量出的位置來觸發(fā)所述激光器開關(guān)，從而中斷激光刻劃線的形成以跳過先前形成的激光刻劃線。在很多實施例中，所述控制器包括處理器和計算機(jī)可讀介質(zhì)，所述計算機(jī)可讀介質(zhì)包括指令，當(dāng)所述指令被執(zhí)行時使所述處理器完成所述激光器開關(guān)的所述觸發(fā)。為了更全面理解本發(fā)明的本質(zhì)和優(yōu)勢，應(yīng)參考以下的詳細(xì)描述和附圖。根據(jù)附圖和以下的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它方面、目的和優(yōu)勢是顯而易見的。


圖IA至圖IE以及圖2圖解地示出用于制造太陽能電池組件的現(xiàn)有順序。圖3A和圖3B圖解地示出根據(jù)很多實施例的用于形成P2互聯(lián)線的層結(jié)構(gòu)前后。圖3C圖解地示出在與Pl隔離線的交叉處的層結(jié)構(gòu)，在使用圖IA至圖IE和圖2圖示的現(xiàn)有順序形成P2互聯(lián)線期間跳過了所述Pl隔離線。
圖3D圖解地示出有缺陷的P2互聯(lián)線，如果在使用圖IA至圖IE和圖2的現(xiàn)有順序形成P2互聯(lián)線期間沒有跳過圖3C的層結(jié)構(gòu)，則可能會形成所述有缺陷的P2互聯(lián)線。圖4A和圖4B以及圖5A和圖5B分別圖解地示出對于使用圖IA至圖IE和圖2的現(xiàn)有順序形成P3互聯(lián)線和P3隔離線的層結(jié)構(gòu)前后。圖6A至圖6D以及圖7圖解地示出根據(jù)很多實施例的用于制造太陽能電池組件的制造順序。 圖8A至圖8D圖解地示出根據(jù)很多實施例的各種層結(jié)構(gòu)，其中可使用圖6A至圖6D和圖7的順序形成P3隔離線。圖8E圖解地示出根據(jù)很多實施例的P3隔離線結(jié)構(gòu)。圖9是根據(jù)很多實施例的比較圖6A至圖6D以及圖7的改進(jìn)的刻劃順序和圖IA至圖IE以及圖2的現(xiàn)有順序的各方面的表格。圖10示出可根據(jù)很多實施例使用的激光刻劃裝置的透視圖。圖11示出可根據(jù)很多實施例使用的激光刻劃裝置的端部視圖。圖12示出可根據(jù)很多實施例使用的激光器組件的各部件。圖13示出可根據(jù)很多實施例使用的多個掃描區(qū)域的產(chǎn)生。圖14圖解地示出根據(jù)很多實施例的成像裝置與激光掃描組件的組合。圖15示出根據(jù)很多實施例的可用于移動エ件和刻劃系統(tǒng)部件的平臺。圖16圖解地示出根據(jù)很多實施例的在激光刻劃系統(tǒng)的各部件之間的信號。圖17示出了根據(jù)很多實施例的用于激光刻劃裝置的控制圖。圖18示出了根據(jù)很多實施例的用于激光刻劃裝置的數(shù)據(jù)流圖。
具體實施例方式根據(jù)很多實施例提供用于利用制造順序來制造太陽能電池組件和其它這類組件且具有提高的產(chǎn)量的方法和相關(guān)系統(tǒng)。這些方法和相關(guān)系統(tǒng)對于制造激光刻劃的薄膜多結(jié)太陽能電池特別有效。圖2圖解地示出當(dāng)使用上述現(xiàn)有的順序制造太陽能電池組件時，在太陽能電池組件中的激光刻劃線的最終結(jié)構(gòu)。如上所述，在現(xiàn)有制造順序期間刻劃的第一組線是Pi線14，16，所述Pl線14，16被刻劃到TCO層12中(圖IB中所示)。之后將硅層18沉積在TCO層12上和Pl線14，16內(nèi)(圖IC中所示)。所刻劃的第二組線是P2線20，所述P2線20被刻劃到硅層18中(圖ID中所示)。由于下述原因，現(xiàn)有制造順序以分開的段刻劃P2線20，以跳過先前刻劃的Pl隔離線16，所述Pl隔離線16被填充且作為硅層18的沉積的一部分。之后將金屬層22沉積在硅層18的頂部上和P2線20中(圖IE中所示)。之后刻劃P3線24、26(圖IE中所示的最終結(jié)構(gòu))。在現(xiàn)有制造エ藝中，可通過將出自位于エ件下方的激光器組件的一系列激光脈沖向上引導(dǎo)穿過基板10和TCO層12以引起娃層18和相鄰金屬層24兩者的燒蝕，來激光刻劃P3互聯(lián)線24 (見圖IE中所示的P3互聯(lián)線24的最終結(jié)構(gòu))。在現(xiàn)有制造エ藝中，可通過將出自位于エ件下方的激光器組件的一系列激光脈沖向上引導(dǎo)穿過基板10，以引起填充Pl隔離線16的那部分硅層18，上覆被填充的Pl隔離線16的那部分硅層18，以及相鄰金屬層24的燒蝕，來激光刻劃P3隔離線26(見圖IE中所示的P3隔離線26的最終結(jié)構(gòu))。圖3A和圖3B圖解地示出根據(jù)很多實施例的用于形成P2互聯(lián)線20的層結(jié)構(gòu)前 后。圖3A示出了在其中刻劃出P2互聯(lián)線20(圖3B中所示)的層堆疊。選擇用于燒蝕P2互聯(lián)線20的激光脈沖參數(shù)以引起硅層18的一部分的燒蝕。圖3C圖解地示出在與Pl隔離線16的交叉處的層堆疊(在上述現(xiàn)有制造順序中)，其中由于硅層18的沉積，因此硅層18的一部分設(shè)置在Pl隔離線16內(nèi)。在上述現(xiàn)有エ藝中，將P2互聯(lián)線20分段以跳過這種交叉從而避免形成P2互聯(lián)線缺陷部分20D (圖3D中所示)，所述P2互聯(lián)線缺陷部分20D將在金屬層22的沉積期間被金屬層22的一部分填充，這將使隨后形成P3隔離線26(圖5B中所示)復(fù)雜化。圖4A和圖4B以及圖5A和圖5B分別圖解地示出了利用上述現(xiàn)有制造順序形成P3互聯(lián)線24和P3隔離線26之前及之后的層結(jié)構(gòu)。圖4A示出了被刻劃以形成圖4B中所示的P3互聯(lián)線24的層堆疊。在現(xiàn)有制造エ藝中，可如上文所描述的那樣激光刻劃P3互聯(lián)線
24。圖5A示出了被刻劃以形成圖5B中所示的P3隔離線26的層堆疊。在現(xiàn)有制造エ藝中，可如上文所描述的那樣激光刻劃P3隔離線26。圖6A至圖6D圖解地示出了根據(jù)很多實施例的用于制造太陽能電池組件的改進(jìn)的順序。圖6A示出了在改進(jìn)的制造順序中的第一改進(jìn)步驟，其中在TCO層12中刻劃Pl互聯(lián)線14并且省略了在上述現(xiàn)有順序中刻劃的Pl隔離線16。圖6B示出了在改進(jìn)的順序中的下ー步驟，其中在TCO層12的頂部上和在刻劃的Pl互聯(lián)線14內(nèi)沉積多個摻雜的和未摻雜的非晶硅(a-Si)層18。圖6C示出了在改進(jìn)的順序中的下ー步驟，其中在硅層18中刻劃出連續(xù)的P2互聯(lián)線28。與使用分段的P2互聯(lián)線20(圖2中所示)的上述現(xiàn)有エ藝相反，在改進(jìn)エ藝中因不存在Pl隔離線16而允許使用連續(xù)的互聯(lián)P2線28 (圖7中所示)。圖6D示出了在改進(jìn)的順序中的下ー步驟，其中將金屬層22沉積在硅層18的頂部上和連續(xù)的P2線28內(nèi)。圖6D還示出了在改進(jìn)的順序中的下ー步驟，其中如圖所示的那樣刻劃P3互聯(lián)線24和P3隔離線30。如將在下文更詳細(xì)地描述的那樣，改進(jìn)エ藝的P3隔離線30的刻劃與上述現(xiàn)有エ藝的P3隔離線26的刻劃的不同之處在干，改進(jìn)エ藝的P3隔離線30被刻劃到比上述現(xiàn)有エ藝的P3隔離線26具有多個額外層的堆疊中。圖7圖解地示出根據(jù)很多實施例的當(dāng)使用改進(jìn)的制造順序制造太陽能電池組件時在太陽能電池組件中的刻劃線的最終結(jié)構(gòu)。如上所述，在改進(jìn)的制造順序期間刻劃的第一組線是Pl互聯(lián)線14，所述Pl互聯(lián)線14被刻劃到TCO層12中(圖6A中所示)。如上所述，省略了在上述現(xiàn)有エ藝中刻劃的Pl隔離線16。之后將硅層18沉積在TCO層12上和Pl互聯(lián)線14內(nèi)(圖6B中所示)。所刻劃的第二組線是連續(xù)的P2互聯(lián)線28，所述連續(xù)的P2互聯(lián)線28被刻劃到硅層18中(圖6C中所示)。之后將金屬層22沉積到硅層18的頂部上和連續(xù)的P2互聯(lián)線28內(nèi)(圖6D中所示)。之后刻劃P3互聯(lián)線24和P3隔離線30 (圖6D中所示的最終結(jié)構(gòu))。圖8A至圖8D圖解地示出根據(jù)很多實施例的各種層結(jié)構(gòu)，在所述各種層結(jié)構(gòu)中可使用改進(jìn)的制造順序形成P3隔離線30。圖8A示出了其中將使用改進(jìn)的制造順序形成P3隔離線30的層堆疊(即，不在Pl互聯(lián)線、P2互聯(lián)線或P3互聯(lián)線的交叉處)。與其中事先刻劃TCO層12的局部部分的上述現(xiàn)有エ藝(即，Pl隔離線16產(chǎn)生的層堆疊與圖SB中所示的層堆疊相同)相反，在改進(jìn)的エ藝中P3隔離線30的刻劃包括(至少適用于很多位置)TCO層12的刻劃。圖SB示出了在Pl互聯(lián)線14的交叉處交會的層堆疊，如之前提到的，該層堆疊與其中事先刻劃TCO層的現(xiàn)有エ藝中的層堆疊相同(即，Pl隔離線16)。圖SC示出了在連續(xù)的P2互聯(lián)線28的交叉處交會的層堆疊，由于在上述現(xiàn)有エ藝中使用的P2互聯(lián)線20的分段特性，所述層堆疊在上述現(xiàn)有エ藝中將不交會。圖8D示出了將在P3互聯(lián)線24 的交叉處交會的層堆疊，在很多實施例中所述層堆疊將在P3隔離線30的刻劃之前被刻劃?；蛘?，在很多實施例中，在ー個或多個P3互聯(lián)線24之前刻劃ー個或多個P3隔離線30，在這種情況下，圖8D中所示的層堆疊在P3隔離線30的刻劃期間不交會。為了比較的目的，圖8E示出了 P3隔離線30。圖9是比較上述的現(xiàn)有制造順序與改進(jìn)的(新的)順序的各方面的表?？梢钥闯?，在ー些方面，現(xiàn)有的順序和新的順序是相似的。例如，兩個順序都包括通過相同的層堆疊刻劃連續(xù)的Pl互聯(lián)線14和連續(xù)的P3互聯(lián)線24(由于去除了存在于Pl隔離線16內(nèi)的部分硅層18以形成P3隔離線26，因此在上述現(xiàn)有エ藝中可連續(xù)地刻劃P3互聯(lián)線24)。然而，現(xiàn)有的順序包括Pl隔離線16的刻劃，而新的順序不包括Pl隔離線16的刻劃，這使得與在現(xiàn)有順序中使用分段的P2互聯(lián)線20相比，允許在新的順序中使用連續(xù)的P2互聯(lián)線28。此夕卜，由于在新的順序中交會不同的層堆疊，因此可預(yù)期在新的順序中在P3隔離線30的形成期間使用的激光燒蝕參數(shù)可能需要與在現(xiàn)有順序中在形成P3隔離線26時使用的激光燒蝕參數(shù)大體上不同?？深A(yù)期很多實施例將使用接近紅外線(在約為I微米處)的激光波長或者使用接近O. 53微米的第二諧波波長。在很多實施例中，順序的燒蝕方式用于順序地?zé)g層(在ー個或多個層堆疊中)以實現(xiàn)想要的線結(jié)構(gòu)。激光刻劃裝置圖10示出了可根據(jù)很多實施例使用的激光刻劃裝置100。激光刻劃裝置100包括大體上平坦的機(jī)床或平臺102，所述平臺可以是水平的，用于接收和操縱エ件104，所述エ件104諸如其上沉積至少ー個層的基板。在很多實施例中，エ件能夠以高達(dá)或者大于2m/s的速度沿著單一方向向量來回移動。在很多實施例中，エ件將與固定方向?qū)?zhǔn)，使エ件的長軸與エ件在激光刻劃裝置100中的移動大體上平行?？赏ㄟ^使用在エ件上獲得標(biāo)記的成像裝置(例如照相機(jī))輔助對準(zhǔn)。在激光刻劃裝置100中，將激光器(在隨后的圖中示出)定位在エ件下方并且與橋接器106相對,橋接器106固持排除機(jī)構(gòu)108的一部分的以用于在刻劃エ藝期間取出從基板燒蝕掉的或者從基板移除的材料?？蓪ⅴ?04裝載到平臺102的第一端上，使基板側(cè)朝下(朝向激光器)并使疊層側(cè)朝上(朝向排氣裝置)?？蓪ⅴ邮盏綕L軸110的陣列上，盡管如此項技術(shù)中所已知的，可使用其它的軸承型或者平移型物體以接收和平移エ件。在激光刻劃裝置100中，滾軸110的陣列全部指向單個方向，即沿著エ件的傳送方向，使得エ件可相對于激光器組件在縱向方向上來回移動。所述裝置可包括至少ー個可控的驅(qū)動機(jī)構(gòu)112，所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)112用于控制エ件104在平臺102上的方向和平移速度。在美國公開案No. 2009/0321399A1中提供了關(guān)于這種系統(tǒng)及其使用的進(jìn)ー步描述。圖11示出了激光刻劃裝置100的端部視圖，該視圖示出了用于刻劃エ件的層的ー系列激光器組件114。在激光刻劃裝置100中，有四個激光器組件114，其中每ー個都包括激光器和其它元件，這些元件諸如透鏡和其它光學(xué)元件，該些元件用于聚焦或者調(diào)整激光器的各方面。激光器可以是可操作以燒蝕或刻劃エ件的至少ー個層的任意的合適的激光器，諸如脈沖固態(tài)激光器。如圖可見，將排除機(jī)構(gòu)108的一部分相對于エ件與每ー個激光器組件相對定位，以有效地排除通過各自的激光器組件而從エ件燒蝕掉的或從エ件移除的材料。每個激光器組件實際上產(chǎn)生用于刻劃エ件的兩個有效光束。為了提供這對光束，每個 激光器組件可包括至少ー個光束分離裝置。圖12示出了可根據(jù)很多實施例使用的激光器組件200的基本元件，然而應(yīng)當(dāng)理解如果合適也可使用另外的或者其它的元件。在激光器組件200中，單個激光器202產(chǎn)生光束，所述光束使用光束擴(kuò)展器204而被擴(kuò)展，之后傳遞到光束分離器206以形成第一和第ニ光束部分，所述光束分離器206諸如部分透射鏡、半鍍銀鏡、棱鏡組件等。在激光器組件200中，每個光束部分都穿過衰減元件208以衰減光束部分，調(diào)整該部分中的脈沖的亮度或者強(qiáng)度，并通過百葉窗210以控制該光束部分的每個脈沖的形狀。隨后，每個光束部分還穿過自動聚焦元件212以將該光束部分聚焦到掃描頭214上。每個掃描頭214都包括能夠調(diào)整光束的位置的至少ー個元件，所述元件諸如可用作方向偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的電流計掃描器。在很多實施例中，這個元件是能夠沿著橫向方向，與エ件104的移動向量正交來調(diào)整光束的位置的可旋轉(zhuǎn)鏡，所述可旋轉(zhuǎn)鏡允許相對于預(yù)期的刻劃位置來調(diào)整光束的位置。在很多實施例中，每個掃描頭214都包括ー對可旋轉(zhuǎn)鏡216，或者能夠在ニ維(2D)平面內(nèi)調(diào)整激光束的位置的至少ー個元件。每個掃描頭可包括至少ー個驅(qū)動元件218，所述驅(qū)動元件218是可操作的以接收控制信號從而在掃描場內(nèi)且相對于エ件調(diào)整光束的“光點”的位置。在很多實施例中，在エ件上的光點大小在接近60_X60_的掃描場內(nèi)大約為幾十微米，然而可能有各種其它的尺寸。雖然這種方法允許在エ件上的光束位置的改進(jìn)的校正，但該方法也可允許在エ件上產(chǎn)生圖案或者其它非線性刻劃特征。此外，在ニ維平面內(nèi)掃描光束的能力意味著通過刻劃便可在エ件上形成任意圖案而不需旋轉(zhuǎn)エ件。例如，圖13示出了根據(jù)很多實施例的實例激光器組件的透視圖。出自每個激光器220的脈沖光束沿著兩條路徑分離，每一條路徑都被引導(dǎo)至2D掃描頭222。如圖所示，使用2D掃描頭222產(chǎn)生對于每個光束而言大體上正方形的掃描場，由角錐224表示自每個掃描頭222射出的每個光束。通過控制正方形掃描場相對于エ件的大小和位置，激光器220能夠有效地刻劃基板上的任意位置，同時在該基板上產(chǎn)生最小數(shù)量的通道。如果掃描場的位置大體上相會合或者重疊，則整個表面可在相對于激光器組件的基板的單個通道中被刻劃。圖14圖解地示出根據(jù)很多實施例的激光器組件300。激光器組件300與先前討論的圖12的激光器組件200相似，但激光器組件300還包括與激光器組件300相結(jié)合的兩個成像裝置320 (例如所示出的CCD照相機(jī))，以使每個成像裝置320都能夠通過相關(guān)的掃描器314檢視エ件。如圖所示，每個成像裝置320可使用雙色光束分離器306而結(jié)合，以便向成像裝置提供視角方向(view direction)，所述視角方向與被提供給每個掃描器314的單個激光束部分所沿著的方向大體上對應(yīng)。如上文所討論的，盡管能夠?qū)嵺`一定范圍的相對位置，但是可將成像裝置320與激光器組件300結(jié)合，以使成像裝置320的視角的中心和刻劃激光器302的輸出指向由掃描器314所對準(zhǔn)的エ件上的相同位置。根據(jù)很多實施例，圖15圖解地示出了系統(tǒng)400，所述系統(tǒng)400包括能夠用于移動刻劃裝置部件的各種平臺。如將在下文更詳細(xì)地描述的，所述各種平臺是用于エ件、激光刻劃 組件、排除組件以及顯微鏡的移動。平臺Yl 402、Y2 404可用于在激光刻劃期間提供エ件在Y方向上的移動。平臺Yl和Y2每ー個都可包括用于沿著Y平臺支撐件406、408在y方向上行進(jìn)的直線電動機(jī)以及ー個或多個空氣軸承。每個直線電動機(jī)都可包括磁性通道和纏繞在該磁性通道內(nèi)部的線圏。例如，磁性通道可結(jié)合到Y(jié)平臺支撐件406、408中，優(yōu)選地精確制造所述Y平臺支撐件406,408以使其符合預(yù)定的平直度要求。支撐件406、408可由合適的材料制成，諸如花崗巖。平臺Yl和Y2主要控制エ件在Y方向上的移動。當(dāng)不裝載エ件時在平臺Yl和Y2之間沒有機(jī)械連接。當(dāng)裝載エ件吋，Yl平臺可以是主平臺而Y2平臺可以是從動平臺。每個平臺Y1、Y2都可包括位置感測系統(tǒng)，例如，編碼器帶和閱讀頭。編碼器帶可安裝到每個支撐件406、408上，而閱讀頭可安裝到平臺Yl和Υ2的移動部分，例如，用于Yl的移動托架和用于Υ2的移動托架?？商幚韥碜蚤喿x頭的輸出以控制每個Y平臺的位置、速度和/或加速度。閱讀頭的實例是Renishaw Signum TELM線性編碼器閱讀頭SROxxA,該閱讀頭可與接ロ單元Si-NN-0040耦接。該SROxxA是高分辨率模擬編碼器閱讀頭。接ロ單元Si-NN-0040緩沖模擬編碼器信號并產(chǎn)生O. 5 μ m數(shù)字編碼器信號。閱讀頭和接ロ單元可從RenishawInc. ,5277 Trillium Blvd. , Hoffman Estates, Illinois 60192 購得。安裝平臺XAl 410和XA2 412以用于與臺Yl—起移動，且當(dāng)エ件由Y平臺沿著Y方向上平移時，平臺XAl 410和XA2 412為エ件提供精確調(diào)諧的X方向控制。這種X方向控制可用于補償支撐件406的平直度偏差。在最初的校準(zhǔn)期間可使用外部激光器測量系統(tǒng)(具有平直度和偏向光學(xué)器件/干涉儀)以為主平臺(Yl平臺)測量平直度和偏向數(shù)據(jù)。所檢測的數(shù)據(jù)可用于創(chuàng)建誤差表，所述誤差表可用于將校正數(shù)據(jù)提供到移動控制器中以供在エ件的Y方向移動期間使用。XA1、XA2平臺與Yl平臺耦接。出于高精確度和可重復(fù)性的考慮，平臺XA1、XA2的每ー個都可包括滾珠螺桿臺，且可通過雙循環(huán)控制(例如旋轉(zhuǎn)和線性編碼器)安裝在Yl平臺上。平臺XA1、XA2的每ー個都可攜帯エ件夾具模塊。每個夾具模塊都可包括一個或多個傳感器，所述傳感器用于檢測所述夾具模塊的位置(例如開啟、閉合)。每個夾具模塊也可包括ー個或多個限位銷(banking pins)，所述限位銷用于控制由夾具模塊夾持的エ件的數(shù)量。安裝平臺XBl 414、XB2 416以用于與平臺Y2—起移動。平臺XB1、XB2的每ー個都可包括エ件夾具模塊，諸如上述的夾具模塊。平臺XB1、XB2可包括線性平臺，所述線性平臺能夠通過開環(huán)控制系統(tǒng)控制，以保持橫跨エ件的想要的張力水平。X激光器平臺418可用于在エ件的激光刻劃期間提供激光器組件420的X方向移動。X激光器平臺可包括用于使激光器組件支撐件422沿著支撐軌424行進(jìn)的直線電動機(jī)以及ー個或多個空氣軸承。激光器組件支撐件422可由合適的材料精確地制造，所述合適的材料諸如花崗巖。線性電動機(jī)可包括與支撐軌結(jié)合到一起的磁性通道以及纏繞在該磁性通道內(nèi)部的線圈。Z方向平臺Zl 426、Z2 428、Z3 430以及Z4 432可用于調(diào)整激光器組件的垂直位置。這種位置調(diào)整可用于各種目的，例如，將激光器組件的輸出聚焦到エ件的特定層上。Xe排除平臺434可用于在エ件的激光刻劃期間提供排除組件的X方向移動。Xe排除平臺可包括安裝到橋接器436的ー側(cè)(例如圖示的前側(cè))的線性平臺。可由合適的材料制造所述橋接器，所述材料諸如花崗巖。Ye排除平臺438可用于提供排除組件的Y方向移動。這種Y方向移動可用于使排除組件遠(yuǎn)離激光刻劃區(qū)域移動，以允許利用顯微鏡檢查激光刻劃區(qū)域。Ye排除平臺可包括線性制動器，諸如滾珠螺桿制動器。 Xm顯微鏡平臺440可用于提供顯微鏡的X方向移動。Xm平臺可包括線性平臺并且可安裝到橋接器436的ー側(cè)，諸如圖示的背側(cè)。Ym顯微鏡平臺442可包括線性平臺且可安裝到Xm平臺。Zm顯微鏡平臺444可包括線性平臺且可安裝到Y(jié)m平臺。Xm、Ym和Zm平臺的組合可用于再定位顯微鏡以檢視エ件的所選區(qū)域。滾軸平臺Rl 446和R2 448可分別用于裝載和卸載エ件。R1、R2滾軸平臺可配置成在裝載和卸載順序期間相對于空氣軸承床(未示出)被提升。例如，當(dāng)エ件正在被裝載時滾軸平臺Rl 446可處于提升的位置。然后可降低滾軸平臺Rl以將エ件放置在空氣軸承床上。然后可通過平臺XA1、XA2、XBl和XB2的夾具模塊夾持エ件。在卸載期間可將該順序顛倒，使得エ件從夾具模塊釋放，然后提升滾軸平臺R2 448以從空氣軸承機(jī)床升起該エ件。圖16圖解地示出根據(jù)很多實施例的刻劃系統(tǒng)450的部件之間的信號。平臺移動控制器452可用于相對于掃描頭移動エ件?；蛘?，掃描頭可相對于エ件移動，或者可使用エ件和掃描頭的移動的組合。平臺移動控制器452可將其位置信息傳送給掃描控制器454，所述位置信息包括起始和停止信號。掃描控制器454可將點火控制信號發(fā)送給激光器456，所述點火控制信號包括第一脈沖抑制信號和斷開信號(off signal)。如上所述，成像裝置458能將涉及エ件上的特征的位置的圖象衍生數(shù)據(jù)提供給處理器460。處理器460能產(chǎn)生校正信號，所述校正信號可被提供給掃描控制器454，以用于校正掃描頭的隨后命令的掃描位置，所述掃描頭用于瞄準(zhǔn)在エ件上的來自激光器456的輸出。在開始形成相對于之前形成的刻劃線的刻劃線時，可允許額外的間隔。隨著繼續(xù)形成刻劃線，控制系統(tǒng)可迅速地在想要的線間隔上閉合(close in)。所述系統(tǒng)可操作以跟蹤線并通過保持Pl接近P2以及P3接近P2而最大化有效區(qū)域。圖17示出了根據(jù)很多實施例的能夠用于激光刻劃裝置的控制設(shè)計500，然而對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，根據(jù)本文所包含的教導(dǎo)和暗示可使用很多變形和不同的元件將是顯而易見的。在這個設(shè)計中，工作站502通過虛擬計算機(jī)環(huán)境(VME)控制器504工作，例如通過使用以太網(wǎng)連接，以與脈沖發(fā)生器506 (或者其它這種裝置)一起工作，以用于驅(qū)動エ件平移平臺508和控制用于產(chǎn)生刻劃位置的圖象的閃光燈510和成像裝置512。工作臺也通過VME控制器504工作，以驅(qū)動每個掃描器514或者掃描頭的位置，從而控制エ件上的每個光束部分的點位置。工作臺還通過激光器控制器518控制激光器516的點火。圖18示出了通過這些各種部件的數(shù)據(jù)流600。在很多實施例中，通過使エ件平移平臺編碼器脈沖與激光器和光點定位觸發(fā)器同步來保證刻劃位置的精確性。在產(chǎn)生適當(dāng)?shù)募す饷}沖之前，系統(tǒng)能確保エ件處于適當(dāng)?shù)奈恢?，和確保掃描器相應(yīng)地引導(dǎo)光束部分。通過使用單個VME控制器來從ー個共用源驅(qū)動所有這些觸發(fā)器，從而簡化所有這些觸發(fā)器的同歩。可遵循各種對準(zhǔn)程序以確?？虅澲笤谒@得的エ件中的劃線對準(zhǔn)。一旦對準(zhǔn)，該系統(tǒng)可在エ件上刻劃任何合適的圖案，所述圖案除了単元劃界線和修整線之外，還包括基準(zhǔn)標(biāo)記和條形碼。在很多實施例中，與激光器的觸發(fā)同步的編碼器可用于中斷激光刻劃線的形成，以便跳過先前刻劃的線。例如，在P2線20(在上文參考圖ID和圖2所討論的)的形成期間，用于エ件平移平臺的編碼器測量的位置、用于X激光器平臺418(在上文參考圖15、圖17和圖18所討論的)的編碼器測量的位置或者掃描頭314(在上文參考圖14所討論的)的掃描位置中的至少ー個可用于與激光器的觸發(fā)配合，以跳過先前刻劃的Pl隔離線16(在上文參考圖ID和圖2所討論的)。
應(yīng)當(dāng)理解，本文描述的實例和實施例是為了說明性目的，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員將想到基于上述實例和實施例的各種變形和變化，這些變形和變化將包括在本申請的精神和范圍內(nèi)，以及包括在所附的權(quán)利要求書的范圍內(nèi)?？赡苡卸喾N不同的組合，且這種組合被認(rèn)為是本發(fā)明的一部分。
權(quán)利要求
1.一種用于制造太陽能電池組件的方法，所述方法包括 提供エ件，所述エ件包括基板和第一層； 將多個第一互聯(lián)線刻劃到所述第一層中； 在將第二層沉積到所述第一層上和沉積到所述第一互聯(lián)線中之后，將多個第二互聯(lián)線刻劃到所述第二層中，其中每ー個所述第二互聯(lián)線都與所述第一互聯(lián)線中的一個相鄰，且其中每ー個第二互聯(lián)線都是連續(xù)的； 在將第三層沉積到所述第二層上和沉積到所述第二互聯(lián)線中之后，將多個第三互聯(lián)線刻劃到所述第二層和刻劃到所述第三層中，其中每ー個所述第三互聯(lián)線都與所述第二互聯(lián)線中的一個相鄰；以及 將多個隔離線刻劃到所述第一層、所述第二層以及所述第三層中。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其中所述基板包括玻璃。
3.如權(quán)利要求I所述的方法，其中所述第一層包括透明導(dǎo)電氧化物(TCO)。
4.如權(quán)利要求I所述的方法，其中所述第二層包括硅。
5.如權(quán)利要求I所述的方法，其中所述第三層包括金屬。
6.如權(quán)利要求I所述的方法，其中所述刻劃隔離線包括將ー系列激光脈沖向上引導(dǎo)穿過所述基板，其中所述系列包括具有100至200 μ J之能量的激光脈沖。
7.如權(quán)利要求I所述的方法，其中所述刻劃隔離線包括將ー系列激光脈沖向上引導(dǎo)穿過所述基板，其中所述系列包括具有5至75納秒的脈沖寬度的激光脈沖。
8.如權(quán)利要求I所述的方法，其中所述隔離線的刻劃發(fā)生在所述第三互聯(lián)線的刻劃之后。
9.一種用于制造太陽能電池組件的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括 支撐機(jī)構(gòu)，用于接收エ件，所述エ件包括基板和第一層； 至少ー個激光器裝置，所述激光器裝置的每ー個都配置成將激光束引導(dǎo)至エ件；以及 激光器控制器，所述激光器控制器可操作以使所述至少一個激光器裝置進(jìn)行以下步驟 將多個第一互聯(lián)線刻劃到所述第一層中， 在將第二層沉積到所述第一層上和沉積到所述第一互聯(lián)線中之后，將多個第二互聯(lián)線刻劃到所述第二層中，其中所述第二互聯(lián)線中的每ー個都與所述第一互聯(lián)線中的ー個相鄰，并且其中每ー個第二互聯(lián)線都是連續(xù)的， 在將第三層沉積到所述第二層上和沉積到所述第二互聯(lián)線中之后，將多個第三互聯(lián)線刻劃到所述第二層和所述第三層中，其中所述第三互聯(lián)線中的每ー個都與所述第二互聯(lián)線中的ー個相鄰，以及 將多個隔離線刻劃到所述第一層、所述第二層和所述第三層中。
10.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中至少ー個激光器裝置產(chǎn)生具有100至200μ J之能量的激光脈沖以刻劃所述隔離線。
11.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中至少ー個激光器裝置產(chǎn)生具有5至75納秒的脈沖寬度的激光脈沖以刻劃所述隔離線。
12.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中所述隔離線的刻劃發(fā)生在所述第三互聯(lián)線的刻劃之后。
13.一種用于制造太陽能電池組件的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括 平移平臺，所述平移平臺可操作以支撐エ件，并在縱向方向上平移被支撐的エ件； 編碼器，所述編碼器與所述平移平臺可操作地耦接以測量所述平移平臺的位置； 激光器，所述激光器可操作以產(chǎn)生能夠從所述エ件的至少一部分移除材料的輸出；激光器開關(guān)，所述激光器開關(guān)與所述激光器耦接以通過觸發(fā)激光器輸出來控制激光器輸出的時序；以及 控制器，所述控制器與所述平移平臺、所述編碼器和所述激光器開關(guān)可操作地耦接， 其中所述控制器可操作以響應(yīng)于所述平移平臺的用編碼器測量出的位置來觸發(fā)所述激光器開關(guān)，從而中斷激光刻劃線的形成以跳過先前形成的激光刻劃線。
14.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述控制器包括處理器和計算機(jī)可讀介質(zhì)，所述計算機(jī)可讀介質(zhì)包括指令，當(dāng)所述指令被執(zhí)行時使所述處理器完成所述激光器開關(guān)的所述觸發(fā)。
15.一種用于制造太陽能電池組件的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括 用于接收エ件的支撐機(jī)構(gòu)； 激光器，所述激光器可操作以產(chǎn)生能夠從所述エ件的至少一部分移除材料的輸出；激光器開關(guān)，所述激光器開關(guān)與所述激光器耦接以通過觸發(fā)激光器輸出來控制所述激光器輸出的時序； 掃描裝置，所述掃描裝置可操作以控制來自所述激光器的輸出的位置； 編碼器，所述編碼器與所述掃描裝置可操作地耦接以測量所述掃描裝置的位置；以及控制器，所述控制器與所述掃描裝置、所述編碼器以及所述激光器開關(guān)可操作地耦接，其中，所述控制器可操作以響應(yīng)于所述掃描裝置的用編碼器測量出的位置來觸發(fā)所述激光器開關(guān)，從而中斷激光刻劃線的形成以跳過先前形成的激光刻劃線。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于制造太陽能電池組件的方法和相關(guān)系統(tǒng)。方法的實例包括形成一系列層，并在形成與任意隔離線相關(guān)的特征之前在所述層中刻劃一系列對準(zhǔn)的互聯(lián)線。與現(xiàn)有的方法相比，所述方法的實例提供連續(xù)刻劃的互聯(lián)線的使用，在所述現(xiàn)有的方法中，至少一個互聯(lián)線被分段以避免穿過先前形成的隔離線相關(guān)特征而進(jìn)行刻劃，所述先前形成的隔離線相關(guān)特征處于將要刻劃隔離線的位置。使用連續(xù)刻劃的互聯(lián)線的能力可提高制造工藝的產(chǎn)量。
文檔編號B23K26/36GK102648532SQ201080038329
公開日2012年8月22日 申請日期2010年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月6日
發(fā)明者安托尼·P·馬內(nèi)斯, 雷偉圣 申請人:應(yīng)用材料公司