部分透明的太阳能电池板的制作方法

专利名称：部分透明的太阳能电池板的制作方法
技术领域：
本发明涉及部分透明的太阳能电池板和用于制造这种板的方法和激光烧蚀设备。
背景技术：
多年来，激光用于划片并去除太阳能电池板中使用的薄层，从而形成并互连各个 子电池、使边缘区域隔离。基于薄膜材料的太阳能电池板的常规制造方法包括如下步骤a)在整个基底表面上沉积一薄层底电极材料。基底通常是玻璃，但是也可以是聚 合物板。底层通常是透明的导电氧化物，如氧化锡、氧化锌或者氧化铟锡(ITO)。b)通常以5到IOmm的间距用激光在整个电池板表面上划平行线，划线穿过整个电 极层以把连续的膜分成相互电隔离的区域。C)在整个基底区域上沉积发电层。该层可包括单个非晶硅层或由非晶硅和微晶硅 构成的双层。d)用激光平行于且尽可能靠近第一层中的初始划线在该层划线，但是不损坏底层 电极材料。e)在整个电池板区域上沉积第三层也就是顶层，通常是如铝的金属。f)用激光平行于且尽可能靠近其他线在第三层划线，以断开顶电极的电连续性。沉积然后用激光隔离的该过程将电池板分成多个较小的独立电池单元，并使得 电池板的所有电池单元间形成串联电连接，这样，整个电池板产生的电压用每个电池单元 内形成的电势和电池单元数量之积表示。将电池板划分成多达50-100个电池，这样，电 池板的总输出电压通常在50伏的范围内。每个电池单元通常宽5-15mm，约IOOOmm长。 JP10209475给出了所使用的标准激光工艺的完整描述。许多发电材料可用于制造基于薄膜的太阳能电池板。而且，与硅基结构等同有效 的器件是基于碲化镉(CdTe)、铜铟二硒(CIS)、铜铟镓硒(CIGS)和玻璃上的晶体硅(CSG) 制造的。也出现了作为太阳能电池板活性材料的基于包括硅纳米线、掺杂并染料敏化的金 属氧化物纳米颗粒、CdSe量子点以及纳米颗粒聚合物的膜。激光用于划某些或所有的层， 以在许多情况下形成互连。所使用的激光通常在光谱的红外区域(波长1064nm)以及可见光范围(在532nm 的二次谐波波长)内工作。有时也使用紫外激光。激光通常以在几个到几百纳秒范围内的 脉冲长度脉冲地产生，并且激光器以在几kHz到几百kHz范围内的脉冲重复率工作。为了划一些层，从基底的涂敷侧施加激光束，但是，对于其他层，最好从相对侧施 加激光，这种情况下，激光束在作用于膜之前穿过透明基底。具体而言，为了在玻璃基底上 的透明电极层顶上的发电层上划线，通过玻璃和底部电极层施加工作于可见光谱(例如工 作于532nm的Yag激光的二次谐波)中心的激光，从而，由于顶部发电层的高吸收性，激光 与之相互作用。该过程中，顶部层被汽化并去除，留下底部电极层不受损坏。该过程使得 顶部层内的划片区域中的光透射增加。然而，随后用通常是金属的顶电极层涂敷整个基底 时，该区域停止透射光。在随后的激光划片过程中，恢复部分透明度。该激光过程用于分隔顶电极层，通过发送激光通过玻璃和底层透明电极以再次和吸收性的发电层相互作用来进 行。该层被汽化并去除后，其带有覆盖的金属层，因而，形成光学透明区域。根据该描述可 见，脉冲激光是用于选择性去除层以形成光学透明区域的最佳工具。大多数情况下，在底部导电层之后，向玻璃或聚合物基底上涂布发电层和顶部导 电层，并如上所述形成互连，所得到的电池板是不透明的，除了去除了全部不透明层的非常 狭窄的线外，电池板不透射任何光。由于其透明度通常低于1%，过低的透明度使这种电池 板不能用作窗户。如果要用基于玻璃的太阳能电池板代替传统建筑窗户，或者要把柔性太阳能电池 板置于现有的建筑窗格玻璃上，那么，太阳能电池板必须具有更高的透明度。需要5%到 20%的透明度。目前这通过两种方式实现。一种情况下，使用小的不透明太阳能电池板，它们在两个轴上彼此分离，以允许光 通过缝隙。这种方法造成难看的复杂窗户结构，而且不能获得连续视野。另一种情况下，通过和上述用于互连电池单元类似的方式，用激光划整个不透明 层，使得大的不透明太阳能电池板可部分透射光。为了获得所需的光学透明度(通常在5% 到20%的范围内)，沿电池板在垂直于互连划线的方向上划多个平行的激光划线。为了以 合理的时间进行该过程，需要使所划的线数最少，因而，这些划线必须较宽，以获得所要求 的光传输。这种宽的划线是很容易被看到的。US6858461教示了一种方法，其中划线位于垂 直于互连划线的方向。也可以渐变间距产生这些线，以改变一个维度上的光学透明度。US5254179还教示了使之部分透明的太阳能模块，这通过横向延伸通过太阳能电 池的细长槽实现，以避免扰乱电池单元内的电流流动线路径。US6858461还描述了使用激光选择性地去除部分不透明层，以形成标志或者其他 描述性特征，该标志或该描述性特征由连接在一起或分开的孔的图案构成。US4795500描述了使用通过太阳能电池板上的不透明层的圆形、三角形、正方形、 六边形和多边形形状的孔的规则阵列。利用光刻工艺对不透明层进行选择性刻蚀，这种方 法较慢、昂贵且对环境有害。用掩模限定孔图案，这样如果要改变图案的话需要制造新的掩 模。本发明希望克服在先技术的限制，并提供部分透明且具提供美学设计的更大机会 的太阳能电池板。

发明内容
根据本发明的第一方面，提供了一种形成部分透明的薄膜太阳能电池板的方法， 通过在电池板的不透明层上提供彼此分开的孔构成的阵列来形成部分透明的薄膜太阳能 电池板，孔足够小使得人眼无法分辨，由孔引起的光透明度因子可被选择性地控制，这样， 可通过改变孔的大小和/或间隔在两个维度上使光透明度因子渐变。根据本发明的另一方面，提供了一种具有不透明层的薄膜太阳能电池板，通过在 不透明层中提供彼此分开的孔构成的阵列来使之部分透明，孔足够小使得人眼无法分辨， 通过孔的大小和/或间隔的变化使得由孔引起的光透明度因子在一个或两个维度上渐变。根据本发明的另一方面，提供一种激光烧蚀设备，用于通过在太阳能电池板的不 透明层中形成彼此分开的孔构成的阵列来形成部分透明的薄膜太阳能电池板，孔足够小使
5得人眼无法分辨，所述设备包括扫描仪，用于相对于电池板扫描激光束；聚焦装置，用于 将激光束聚焦在不透明层上；以及控制装置，用于选择性地控制激光重复率、扫描速度、脉 冲能量和/或激光束的聚焦，从而，可通过改变孔的大小和/或间隔使孔引起的光透明度因 子在两个维度上渐变。因而，本发明使得基于沉积在玻璃或聚合物基底上的薄膜材料的太阳能电池板具 有一定程度的透明度，该透明度可在整个太阳能电池板表面上在两个维度上连续变化。太 阳能电池板的均勻的部分透射使得可将其以窗户或采光天窗的形式结合在建筑物中，实现 允许受控的光量进入建筑的主要任务，同时还发电，而且变化的部分透射允许电池板显示 图像或部分图像。提供部分透明度和图像的特征足够小，使得它们是人眼不能分辨的。下面的描述 给出直径为0. Imm和0. 15mm的孔的例子。这种大小(以及更小)的孔足够小，因而人眼无 法分辨。然而，较大的孔也可满足这一要求。优选地，用于分隔电池板的相邻电池单元的 互连划线也是不可见的，从而可提供美观的电池板，其中，所有区域看起来都是部分透明的 (虽然透明程度不同)。因而，这种电池板易于以窗户、遮篷和采光天窗的形式结合到建筑物中，而且，从 允许成像二维半色调图像的角度来说，完全满足审美要求。本发明涉及用脉冲化的激光束修饰不透明薄膜太阳能电池板以形成部分透明的 区域的方法。用透镜把光束聚焦(或成像)在电池板表面上的涂层上，并且光束在太阳能 电池板表面上的一个方向上连续高速直线移动，以通过激光烧蚀过程在不透明涂层上形成 彼此分开的孔组成的线。可通过光束在沿光束运动方向上静止的电池板上的运动实现光束相对于电池板 的运动，或者，光束可以静止，电池板在该方向上移动。或者，由于光束在电池板上方的速度需要较高，双轴型(例如扫描振镜)或者单轴 型(例如多角镜单元)的扫描镜系统可用以在电池板表面上方移动光束。因为激光是脉冲形式的，以可控制的重复速度触发出一系列离散的突发脉冲或者 辐射脉冲。优选地，聚焦后，每个单独的激光脉冲可以具有足够的能量，以在用于制造太阳 能电池板的不透明突发层上形成某个大小的孔。因而，每个脉冲形成一个光可以通过的小 孔。本发明的主要方面在于，形成的孔是彼此隔离的而且总是不相连。这通过控制激 光器发射率(重复率)以及电池板上的光束速度来实现。由于光束在各个脉冲间移动的距 离表示成△(!=光束速度/重复率，那么，只要Ad在移动方向上大于孔的尺寸，孔就保持 不相连。这可通过把光束速度调整为大于AdX激光重复率，或者将激光重复率调整为小 于光束速度/Ad来实现。例如，考虑激光器的重复率为10kHz，每个激光脉冲在不透明涂 层中形成直径0. Imm的圆孔。这种情况下，需要保持光束速度为大于Im/秒的值，以保证孔 不接触。如果使用的光束速度为5m/秒，那么要把重复率保持在低于50kHz的值，以保证 0. Imm直径的孔保持不相连。本发明的最重要的优选特征之一是，在光束在电池板上方运动时，激光形成的孔 的间距是可变的。这是改变光透射因子以形成图像的方法之一。可以形成快速改变的孔间 距，以引起光透射的渐变或突变。
有三种方法可用来改变形成的孔的间距。第一种方法中，保持光束速度恒定，改变 激光重复率。第二种方法中，保持激光重复率恒定，改变光束速度。第三种方法中，同时改 变光束速度和重复率。孔的间隔沿孔的线方向的变化可从最小值变到比孔直径大很多倍的值，最小值是 运动方向上只比孔宽度大一点的距离，刚好保持孔不相连。这样，电池板透明度可沿线长度 方向改变。例如，对于间距0. 3mm的直径为0. Imm的圆孔，线的线性透明度是26%。如果间 隔下降到0. 12mm，透明度升高到65%。在孔就要接触和相连的情况下，光透明度可增加到 接近78%。上述讨论仅考虑了光束在电池板表面上方的线性运动，形成排列成一条线的孔。 实践中，需要形成孔的二维阵列，这样，还需要光束沿垂直于线的方向相对于电池板运动。 这可通过激光束在静止的电池板上方沿垂直于孔的线的方向的运动实现，或者，可保持光 束在垂直于孔的线的方向上静止，而让电池板在该方向上移动。光束和电池板在垂直于孔的线的方向上的相对运动可以是步进模式的或者是连 续的。如果不使用扫描仪系统直接把激光照射在电池板上，需要光束或者电池板的步进运 动。这种情况下，形成一条孔的线，然后，在垂直于线的方向上步进电池板或光束，以形成一 系列由孔构成的平行线。使用二维扫描仪单元的情况下，扫描仪的第一轴用于在主方向上移动光束，然后， 电池板可在垂直方向上连续移动。这种情况下，扫描仪的第二轴用于使光束在每次主轴扫 描中跟随电池板方向的运动，并且在每次扫描结束时用于将光束快速移动到下一行孔的起 始位置。这种结构可得到整个电池板区域的短的处理时间，这是由于避免了电池板的大量 步进动作。这种结构是优选的，这是由于孔定位具有最大灵活性。可通过使用扫描仪的第一 运动轴快速改变光束扫描速度以改变光束扫描方向上的间距。可通过用扫描仪的第二运动 轴调整每条新线的起始位置，以快速改变孔的多条线之间的间距。此外，扫描仪的第二运动 轴可用于当光束在主方向上扫描时在电池板运动方向上进行小的光束辅助运动，这样，形 成的孔的线不是直的，一些孔偏离主线轴。可规则地重复辅助运动，以形成绕直线振荡的孔 的线，或者随机线。绕中心线规则重复振荡的例子为正弦图案或者锯齿图案的孔。还有其 他许多重复图案。这种用第二扫描轴把线从直线变作其他形式的布置允许孔设置在相对于 位于同一线或者其他线上的孔的几乎任何位置。上述两种情况下，电池板上沿垂直于孔的 线方向的孔间距是可变的，以改变该方向上电池板的光学透明度。一个主要特征是，可在过 程中调整孔的线之间的间距，以实现光透射的渐变或突变。孔的线之间的间距可以从最小值变化到多倍孔直径的值，最小值保持一条线上的 孔和另一条线上的孔不相连，对于矩形的二维孔阵列来说，该值是沿垂直于孔的线的方向 上只比孔宽度大一点的值。这样，电池板透明度沿垂直于线长度的方向是可变的。例如，对于线上孔间距为0. 3mm、线间间距为类似值的由直径0. Imm的圆孔组成的 矩形二维阵列来说，区域透明度是8. 7%。如果两个方向上的间距下降到0. 15mm和0. 12mm, 区域透明度分别增加到35%和54. 5%。对于该二维矩形阵列来说，孔开始接触和连接之 前，光学透明度可增加到接近78%。，当光束在电池板表面上方沿一条线移时，由于激光被发射的瞬间是受到精确控
7制的，所以可将一条线上孔的位置相对于相邻线的孔的位置置于任何期望位置。这意味着， 除了矩形的二维孔阵列以外，还可以形成任何其他规则阵列，例如三角形、六角形等。对于圆孔的三角形阵列，可以得到非常高的光学透明度。对于孔中心之间间距 0. 15mm和0. 12mm且直径0. Imm的三角形孔阵列来说，光学透明度分别为40%和63%。对 于三角形阵列，在孔开始接触和互连之前，该光学透明度可增加到接近90%。主要特征是，由于可以完全控制激光发射时间和相应的孔位置，也可以形成不规 则或随机的二维阵列，其中，每条线上的孔没有规则间隔，线之间的间隔也是不规则的。对 于在太阳能电池板上形成具有半色调外观的美观图像来说，这允许更大的灵活性。改变相同大小孔的二维间隔只是改变太阳能电池板的光学透明度的一种方法。可 用另一种涉及改变孔大小的方法。改变孔大小可以和保持孔间距恒定结合使用，这通过以 恒定重复率发射激光实现，但是总是必须考虑过程参数，以保证孔不会相连。这意味着，光 束运动方向上的孔大小限制(Dmax)为Dmax =光束速度(ν) /重复率(Hz).例如，对于5m/s的光束速度和IOOkHz的激光重复率，在光束运动方向上孔互连之 前的最大孔大小是0. 05mm。也可在一个轴或两个轴方向上结合孔大小改变和孔间距改变， 从而以非常灵活的方式控制电池板透明度。可通过两种方法改变在不透明膜上用激光脉冲形成的孔的大小。一种情况下，改 变激光脉冲的能量。另一种情况下，改变激光光斑大小。可通过两种方式实现后一种操作。对于利用改变能量来改变孔大小的情况，所使用的光学系统是最简单的系统，来 自激光器的光束通过透镜系统聚焦在电池板表面上的涂层上。这种情况下，光斑通常是圆 形的，能量在该焦点光斑内的分布沿轴向度量是对称的，但是不是非常均勻，峰值从中心下 降到沿周长的较低等级。这种光束分布通常称为高斯分布。通常有一个清楚界定的能量密度阈值，在该值，激光脉冲使得不透明膜被去除，由 此，可以使用不均勻光束分布来控制孔大小。如脉冲能量较低，位于光斑中心能量峰值处的 能量密度低于去除膜所需的阈值，那么就不会形成孔。随着光斑能量增加，峰值处的能量密 度会超过阈值，就会形成一个小孔。随着光斑能量增加，能量密度超过阈值的区域的大小也 增加，这样，在不透明膜中形成的孔增大。因而，可以通过使用越来越大的光斑能量形成越 来越大尺寸的孔，直到达到根据光斑中心峰的高能量密度对太阳能电池板基底或底层透明 电极造成不可接受的损害所设定的限度。通过控制激光器发射的脉冲的等级，或者调整位 于激光器孔阑之后的可变衰减单元来调整激光脉冲的能量。可通过使用可改变在太阳能电池板上形成的光斑大小的系统来克服仅增加光斑 能量造成的与损害相关的对光斑大小增加的限制。这可用两种方式实现。一种方式使用具 有上述光束聚焦透镜的相同简单光学系统，但是，焦平面的位置沿垂直于电池板表面的方 向移动，这样，增加光斑大小。另一种方法使用成像模式的透镜，这样孔阑的缩小的像位于 透镜透射到的电池板之前，通过控制孔阑大小实现对光斑大小的控制。两种方法中的第一种方法中，其中用聚焦模式的透镜，将可控制的望远系统放置 在透镜之前，通过快速调整望远部件的间隔使光束焦平面移动到电池板表面之上或之下。 这种可控制间隔的望远系统是公知的，可以在光束方向快速移动焦平面，从而改变电池板 表面上的光斑大小。例如，如果把包括焦距125mm的凹透镜和焦距150mm的凸透镜的望远镜放在焦距250mm的聚焦透镜之前，直径为400且波长532nm的光束通过光学系统，那么， 凹望远镜头仅Imm的轴向运动就会使得透镜的焦平面上的光斑大小从直径约0. 04mm的最 小值增加到直径约0. 09。再移动Imm就把光斑大小增加到几乎0. 15mm。可用适当的马达和控制设备在几分之一毫秒内实现这么小的望远光学部分的运 动，这样，在光束在电池板之上移动时，可在几个激光脉冲内大幅度改变电池板上的光斑大 小，这样，允许光学透明度在短的距离内实现突变或者受控的渐变。如果保持激光脉冲的能量不变，那么增加电池板上的光斑大小会降低总能量密 度，并且降低超过去除不透明膜所需的能量密度的光斑的面积，因此孔的尺寸就减小而不 是增加。因而，随着通过移动望远镜部件增加光斑大小，需要脉冲内的能量也增加，以保持 能量密度处于恒定水平。光斑直径加倍需要脉冲能量增加四倍。这通过对激光器发射的脉 冲等级进行直接电子控制或调整位于激光器孔阑之后的可变衰减单元来实现。控制电池板上的激光光斑大小的另一种方法包括使用成像模式而不是聚焦模式 的透镜。这种情况下，电池板位于距透镜的距离稍大于到光束焦点的距离。在该平面上，电 池板上的光斑是透镜之前的光束中的物平面的缩小的像。到两个共轭平面的透镜的距离由 下面的公知公式表示1/u = l/f-1/v其中，u是从透镜到上游的物平面的距离，ν是从透镜到下游的成像平面的距离，f 是透镜的焦距。和上游的物平面相比，在成像平面上形成的光斑减小了 u/v倍。通过使用这种成像系统，可以通过调整上游平面的光束的大小和形状限定并控制 成像平面上的光斑的大小和形状。这在多个方面来说是很有关联的。首先，通过在物平面 上的光束中放一个孔阑，由于可用孔阑模糊光束的低能量边缘区域，所以可使电池板上的 光斑中的激光分布具有更均勻的能量密度。使在太阳能电池板的不透明层中形成的孔具有 更清晰的边缘，就此而言，具有较高均勻性的激光光斑通常具有改进的工艺性能。第二，更重要的方面是，可在上游的物平面中插入具有任意形状的孔阑，这样，可 以在电池板上形成任意期望形状的激光光斑。这使得电池板的不透明涂层上的孔可具有任 意形状。可使用的孔的例子为圆形、三角形、方形和六角形形状。成像系统很重要的第三个原因是其可用于控制光斑大小。如果在上游成像平面 使用可动态调整的孔阑，那么就可以在光束在电池板表面上移动时改变电池板上光斑的大 小。这种改变光斑大小的方法要求在改变孔阑大小时调整光斑的能量，以保持光斑中的能 量密度恒定。如上所述，这可通过对激光器发射的脉冲的能量等级进行直接电子控制或者 使用外部的可变衰减单元来实现。有许多用于改善激光束的均勻性的光学设备。这些设备可基于使用反射镜、透镜、 棱镜或者衍射光学元件，但是所有情况下结果都是类似的，均可在某个下游平面形成更均 勻分布的光束。也可对光束进行整形。把圆光束变成方光束是常见的。如果使用这种设 备，而且让设备的输出平面和用于在电池板上形成光斑的成像系统的物平面重合，那么，在 电池板上获得光斑形状和分布可能质量足够好，这种情况下，不需要在物平面上使用孔阑。可以使用一个激光束在大面积的太阳能电池板上形成孔，但是，如果电池板较大， 而且需要在大面积的太阳能电池板上形成孔，以产生大面积图像或者使得整个电池板面积 具有光学透明度，那么考虑到速度原因，会使用多于一个激光束。例如，如果太阳能电池板
9的大小为1.3X1. lm，需要在整个面积上形成间隔0. 3mm直径0. 15mm的圆孔组成的矩形阵 列，以获得约20%的光学透明度，那么孔的总数几乎为一千六百万，要形成的孔的线的总长 度约为5公里。如果需要在合理的时间内完成该操作，例如100秒，那么，如果使用一个激光 束，那么光束需要以50m/秒的速度移动，为了保持精度和控制，这样的速度是不可接受的。 因而，可能要并行使用多个激光激光束，以把光束速度降低到可接受的水平。上述情况下，并行工作的四个激光束意味着要求12. 5m/秒的平均光束速度，就透 镜系统在电池板上方的机械运动或者电池板在透镜下方的运动而言，这样的速度依然太 大，但是，这样的速度刚好是基于双轴检流计驱动的反射镜系统或者单轴旋转多面镜系统 的光学扫描仪单元可以实现的范围内的。这种单元优选结合适合的透镜系统来使用。因而， 可设想，本发明通常通过使用在太阳能电池板上方并行工作的多个扫描仪类单元来实现。 取决于所需的膜烧蚀工艺，用一个或多个透镜来给多个扫描仪单元提供输入。US6919530公开了使用一个双轴扫描仪单元在600mm宽的太阳能电池板的整个宽 度上方快速移动激光束，但是，这是用于划出互连，其要求是保证激光脉冲重叠，划线的间 距为几毫米。本例中，电池板通常大得多，用激光脉冲形成的孔不应重叠，孔的线之间的间 距小得多，因而，需要多个扫描仪来实现可接受的处理时间和光束速度。可将多个扫描仪单元设置在平行于电池板的一个边沿的一条线上，这样，每个扫 描仪形成在电池板的整个宽度上延伸的孔的线，每个扫描仪覆盖电池板长度的一部分。或 者，可把扫描仪设置成阵列，每个扫描仪在一部分电池板上形成孔的线，覆盖一部分电池板 长度。布置多个扫描仪的简便方法是排列成平行于光束移动方向的一条线。这种情况下， 扫描仪单元产生的光束扫描区域的长度限于需要覆盖电池板的整个宽度所需的总的线长 度的一部分。这样做的结果是需要比电池板宽度短的多个孔线长度来形成线的全长。这意 味着，除了扫描仪单元的光束运动外，需要基底在至少一个其他轴上相对于扫描仪单元的 运动来覆盖全部面积。例如，考虑两种情况，其中，要对尺寸600X 1200mm的电池板在两个方向上均勻地 打上间距0. 3mm直径0. Imm的孔。在这种情况下，需要大约4000条平行于电池板的短边沿 的线。第一种情况下，用两个一维扫描仪单元处理电池板，每个扫描仪单元的扫描长度是电 池板宽度的四分之一，即150mm。扫描头相距300mm，该过程包括在进行每次扫描后电池板 在垂直于线方向的方向上相对于扫描头进行步进运动，以在两个带子上产生孔组成的线， 每条带宽150mm。电池板在1200mm的整个长度方向运动后，在平行于线方向的方向上使电 池板(或者支撑扫描仪的滑架)步进带的宽度，然后重复过程。这样经过两次之后，覆盖了 电池板的整个面积。当然，一条带在孔组成的线的末端与另一条带精确重合是必须的，以形 成连续的孔线。这种情况下，需要扫描仪相对于电池板在两个轴方向上的运动。第二种情况下，用四个一维扫描仪处理电池板，每个扫描仪单元的扫描长度是电 池板宽度的四分之一，即150mm。扫描头相距150mm，该过程包括在进行每次扫描后电池板 在垂直于线方向的方向上相对于扫描头进行步进运动，以在相连的四个带上产生孔组成的 线，每条带宽150mm。电池板在1200mm的整个长度方向运动后，就覆盖了电池板的整个面 积。这种情况下，只需要电池板相对于扫描仪头在一个轴方向上的运动。每次线扫描后步进电池板的过程使得处理整个电池板所耗时间相当长，这是由于 可能需要几千次步进。为了克服该限制，双轴扫描仪而不是US6919530中所述的单轴扫描
10仪单元更有用，这种情况下，可以连续移动电池板，另外的扫描仪轴用于移动光束，以在孔 形成过程中跟随电池板运动，并使光束快速返回，以将光束正确定位在移动的电池板上，开 始另一行扫描。也可以使用高速旋转多面镜系统在运动的电池板上形成孔构成的线。如果设计正 确的话，这种设备可具有非常快的返回时间，这样，线可置于彼此非常接近的位置，通过选 择所选的适当的多面镜面来改变线间距。由于难以快速改变光束速度，而且不能连续改变 线间距，所以多边扫描仪是有限制的，因而，本发明优选的是二维反射镜类型的单元。上述的多扫描仪布局的一个关键益处在于，通过使扫描长度限于电池板宽度的一 部分，可以使用焦距相对短的扫描透镜，因而，更容易实现较小光斑尺寸和高精度光斑定 位。此外，如果使用光学操作的成像模式，短焦距透镜更适用。这种布局的另一个主要益处在于，通过增加其他扫描仪单元，可以容易地扩展到 大得多的电池板大小。这在US6919530描述的全宽度扫描的类型中是不可能的，这是由于 对光斑尺寸以及高达Im或更大活动范围大小的位置进行精确控制非常难。作为基于这种二维扫描仪的打孔技术可如何扩展到处理较大电池板的例子，考 虑2. 2X2. 4m的太阳能电池板，其中，为了实现约15%的光学透明度，需要形成扫描方向间 距0. 2mm正交方向间距0. 3mm的二维间距的直径0. Imm的均勻孔阵列。这种情况下，使用 八个并行扫描仪单元，用来自主激光器的一部分光束的每个激光为每个扫描仪单元提供输 入。扫描仪安装在电池板上方的支架上，扫描仪间隔电池板宽度的八分之一，这种情况下为 275mm。每个扫描仪可以形成长度刚大于275mm的孔组成的线。电池板安装在单轴台上，这 样，电池板可以在垂直于支架的方向上移动。这种情况下，电池板在一次经过一行扫描头下 方后被进行处理。八个激光束的每一个以75kHz的重复率发射，以15m/s的速度在275mm 长的线上移动，以形成每隔0. 2mm的孔。电池板以15m/s的速度连续运动，在160秒的时间 内就处理了整个电池板。上述例子中，使用八个扫描头仅用于说明过程。可以使用从一个到八个甚至更多 个的任意数量的扫描头，这取决于电池板大小和处理时间要求。此外，使用长275mm的扫描 线仅用于说明过程。取决于处理要求可以使用任何扫描线长度或者带宽度。总体而言，如 果要用高精度孔定位和孔阑成像形成某个形状的锋利边沿斑点，就使用短焦距透镜，每个 带的线长度通常小于200mm。在可使用聚焦斑点且孔定位精度要求不那么高的情况下，可以 使用较长焦距透镜，线长度可达300mm或更长。本发明的重点在于可以通过改变两个维度的光学透射在太阳能电池板上形成图 像。在使用多个扫描仪的情况下，每个单元具有单独的控制系统，这样，扫描方向上的孔间 距可独立调整。此外，多个光束中的每一个的能量等级是可单独调整的，以允许单独改变孔 大小。然后，每个扫描仪形成最终整个电池板图像中自己的一部分。上述所有例子中，激光束或光束从上方入射到电池板的上面涂敷侧。这不是唯一 的布局，其他布局同样也是可能的。光束可从上方入射，电池板可设置成涂敷侧面朝下。或 者，扫描仪单元可位于电池板下方，光束朝上，电池板的上表面或下表面是经涂敷的。许多不同方式可用于实现电池板和扫描头之间的所需相对运动。处理过程中，电 池板可保持静止，扫描仪通过在电池板上方移动支架在一个或两个轴上移动。或者，可保持 扫描仪静止，使电池板在一个或两个轴上移动。第三种可能，电池板可在一个轴上运动，需
11要的话电池板在垂直的轴上运动。水平安装电池板也不是唯一布局。本发明可在电池板垂直放置，或者甚至是和垂 直方向成某个角度的情况下操作。这种情况下，电池板在水平方向运动而且扫描仪在垂直 方向运动是切合实际的布局。通过在不透明层上划线或者形成孔阵列制造部分透明的太阳能电池板时，必须小 心，以保证不会形成显著的电分路，电分路会使太阳能电池板的性能变差。分路是一个缺 陷，其在应该存在高电阻的地方形成较低电阻电路径。这种分路会在顶电极和底电极之间 的整个半导体层上于划线的边缘或者孔的周界上出现，会导致电池板效率降低。使用多个 小孔而不是线性划线以获得给定等级的透明度的地方形成分路的风险更大，这是由于，对 于孔来说，形成的边缘的总长度大得多。例如，可通过形成0. 5mm矩形间距上直径为0. 18mm 的孔阵列，或者每隔5mm划出0. 5mm宽的线来实现约10%的透明度。这些情况下，所有孔 的周长的总长度比划线边缘的长度长大约6倍，因而，相应地，分路风险就更大。然而，如果 因使用不适当的激光参数来去除不透明层而出现这种分路，例如，可通过使用短激光脉冲 长度(例如几十纳秒或更短)来帮助避免孔边缘的热扩散以及提供锋利边缘孔的空间分布 (例如长桶形分布)来避免这种分路的出现。如果透明度相对适中(例如低于20% )，且孔相对小，并且在具有较小孔尺寸和/ 或密度的每个电池单元中所提供的区域可以补偿具有较大孔尺寸和密度的电池区域的话， 也可减少这个潜在问题。然而，如果需要的透明度较高，提供较低密度的较大孔比高密度的 非常小的孔更好。要使太阳能电池板工作效率最高，重要的是一系列互联电池中的每一个和具有类 似电阻和电性能的其他单元相平衡。这意味着，通过去除不透明涂层区域形成部分透明的 电池板时，重要的是保证从一个电池板的每个单元去除的总面积差不多。显然，通过在垂直 于电池的长轴的方向以及它们的互连划线划平行线来实现部分透明度较容易，这是由于每 个电池都以相同方式划线。然而，当一个电池区域和另一个电池区域的孔大小和间隔有变 化以提供二维半色调图像时，如果以上述方式提供部分透明度，必须小心以保证电池单元 是平衡的。这可通过控制激光器、扫描仪和台(例如通过适当的软件)的操作来实现，这样， 调整每个电池单元中的每个孔的大小、间隔和放置，从而，形成覆盖多个电池的二维半色调 图像，同时保持每个电池单元内形成的孔的总面积基本处于同一等级。这样，电池单元的电 阻保持平衡，整个太阳能电池板的电性能也不受到损害。因而，能够改变形成的孔的大小和 间隔不仅使得可形成半色调图像，而且使得形成半色调图像的方式允许每个电池单元内的 孔的总面积受到仔细控制。一个半色调图像在多个电池单元上延伸时，也可通过提供更多透明度来补偿电池 之间的差别，例如，在远离图像的区域，在电池单元的较暗部分和/或者图案分布较少的部 分，这样，每个电池的电性能基本相同。虽然优选地每个电池的电性能基本相同，一些情况下，保证每个电池的电性能变 化在预定范围内(例如，电池间最大变化为10% )就足够了。根据下面的描述以及说明书所附的权利要求，本发明的其他优选特征是显而易见 的。


以下参照附图通过举例来描述本发明的示例性实施例，其中图1的装置示意图示出适用于本发明的在太阳能电池板上的不透明涂层上形成 一排孔的简单方法；图2是类似的示意图，其中，用具有透镜的单个扫描仪单元移动光束，以在电池板 涂层上形成一行孔；图3的示意图和图2类似，其中，使用具有透镜单元的两个扫描仪；图4的示意图和图3类似，其中，只需要电池板在一个轴向运动；图5示出可使用本发明在电池板涂层上形成的一些孔图案的放大平面图；图6示出可在电池板涂层上形成的一些孔图案的另一个例子的放大平面图；图7的曲线示出适用于本发明的聚焦激光束的脉冲能量密度分布；图8是适用于本发明的用于相对于基底表面控制光束聚焦位置的望远镜布置的 示意图；图9示出可用本发明形成的孔图案的另一个例子的放大平面图；图10示出可用本发明形成的正方形孔图案的放大平面图；以及图11可以通过本发明用孔图案形成的半色调图像的图示。
具体实施例方式图 1图1示出在太阳能电池板11上的不透明涂层上形成成排的孔的简单方法。这种 情况下，用电池板表面上的固定透镜13聚焦激光束12，固定透镜13在X方向连续移动，同 时激光器发射，以形成单排孔14。完成一行后，在Y方向步进电池板，形成和第一行孔平行 的另一行孔。重复该过程，直到整个电池板区域或者电池板区域的期望部分被孔覆盖。图 2图2示出使用具有透镜22的单个固定双轴扫描仪单元21在连续移动的电池板24 上形成成排的孔23的情况。这种情况下，扫描仪单元的一个运动轴用于在X方向移动光束， 产生在所示情况下仅在电池板的部分宽度上延伸的一行孔。扫描仪单元的第二运动轴用于 使光束在每次X扫描过程中跟随电池板在Y方向的运动，而且，在每次X扫描结束时，用于 快速地把光束移动回下一行孔的起始位置。电池板在扫描仪下沿Y方向的运动使得在电池 板的整个长度上形成由成排的孔25构成的带子。完成每条带子后，电池板在X方向步进带 子的宽度，以允许形成相邻的带子。重复该过程，直到太阳能电池板的全部区域或者部分所 选区域被孔覆盖。对扫描仪、激光器和台子的准确控制使得成行的孔在带子26之间的连接 处无缝连接。S 3图3示出使用安装在电池板32上方的托架上的移动滑架上的两个二维扫描仪和 透镜单元31、31’的情况，电池板连续移动的同时并行使用两个扫描仪和透镜单元以产生 由成行的孔33、33’构成的两个独立带子。反射镜34、34’把激光束35、35’导向到扫描仪 头上。所示情况下，激光器单元是静止的，将反射镜接附到扫描仪滑架上，这样，在扫描仪移 动时反射镜也移动。和上述方式相同，扫描仪单元的一个运动轴用于将光束在Y方向上移
13动，以形成一行孔，所示情况下，这行孔在电池板的一部分宽度上延伸。扫描仪单元的第二 运动轴用于使得光束在每次Y扫描中跟随电池板在X方向的运动，而且，在每次Y扫描结束 时，用于将光束快速移动下一行孔的起始位置。处理了电池板的整个长度后，扫描仪滑架在 Y方向步进带子的宽度，重新开始电池板在相反X方向的运动，以进一步连接要形成的成排 孔的带子。重复该过程，直到太阳能电池板的全部区域或者部分所选区域被孔覆盖。 [ο οι] Ml图4所示情况和图3所示类似，其中，将两个二维扫描仪和透镜单元41、41’安装 在电池板42上方的托架上，电池板连续移动的同时并行使用两个扫描仪和透镜单元以产 生由成行的孔43、43’构成的两个独立带子。类似于上述方式，扫描仪单元的一个运动轴用 于将光束在Y方向上移动，以形成一行孔，同时，扫描仪单元的第二运动轴用于使得光束在 每次Y扫描中跟随电池板在X方向的运动，而且，在每次Y扫描结束时，用于将光束快速移 动下一行孔的起始位置。所示情况下，每个扫描器形成的成行的孔构成的带子的宽度在一 半电池板宽度上延伸，这样，两个扫描仪可覆盖整个电池板宽度，而不需在Y方向移动扫描 仪或电池板。在电池板的整个长度经过扫描仪头下之后，电池板区域的全部区域或者部分 所选区域被孔覆盖。该结构是优选的，这是由于扫描仪保持静止，只需要电池板的一个运动 轴。S 5图5示出由使用上述的激光系统在不透明涂层中形成孔覆盖的太阳能电池板51。 放大了太阳能电池板的区域52以显示形成的孔53的细节。在所示情况中，在电池板在X 方向移动时用在Y方向扫描的激光束在不透明涂层中形成相同直径的圆孔的直线，这样， 形成所示成排平行孔。在所示的放大区域中，孔的间距和位置沿光束运动方向Y变化，X方 向的线之间的间距也是变化的，这样，光透射在两个方向上改变。对于一些线54，保持两个 方向上的间距都恒定，以形成规则的二维孔阵列。其他线55也形成规则二维阵列，但是，这 种情况下，和线54相比，通过增加光束扫描速度或者减小激光重复率，间距被增加。其他线 56在透射上表现出渐变。所示的三种线沿Y方向具有不同的孔间距，但是，在X方向上线之 间的间距是恒定的。线57和57’显示激光重复率或者扫描速度在扫描时沿Y方向改变引 起孔间距沿该线的变化的情况。线58显示产生沿每条线具有随机间距的孔，而且，线间的 间距也随机。为了获得圆孔的最高密度，需要使用二维阵列，其中，如线59所示，一行和下 一行的孔之间为半间距偏移。S 6图6示出一部分太阳能电池板的放大区域61，以显示形成的孔的细节。所示情况 下，在电池板沿X方向移动时用在Y方向扫描的激光束在不透明涂层上形成相同直径的圆 孔的线，从而形成如所示的平行孔的线。在所示的放大区域中，孔沿光束运动方向Y的间距 保持恒定，同时，在每次线扫描中使用第二轴来将光束在X方向移动小的量，以形成非直线 的孔的线。示出四对线62、63、64、65，以显示可能形成的一些孔排列结构，其中，孔从中心线 的偏移沿线在Y方向上以某个规律周期重复。通过使用扫描仪的第二轴的在X方向上的光 束的完全随机或摆动型的运动得到摆动的孔和线66的随机位置。从该讨论可见，利用双轴 扫描仪系统在两个轴上移动光束，并使用对光束速度和激光重复率的进一步控制，可把孔 置于电池板上的任意位置。
S 7图7示出在所聚焦的激光束聚焦在太阳能电池板表面上时，在太阳能电池板表面 上形成的一个点处的典型脉冲能量密度分布。水平线61标出通过一个激光脉冲的烧蚀去 除不透明膜的能量密度。曲线62代表低能量脉冲产生的能量密度分布，曲线63代表较高能 量密度脉冲产生的能量密度分布。和较高能量脉冲形成的孔65相比，低能量脉冲形成的孔 64的直径小得多，这是由于前一种情况下光束超过孔烧蚀阈值的面积较大。因而，可容易地 看到，通过改变脉冲的总能量，可以控制超过用于烧蚀不透明涂层的阈值的光束的大小，从 而可以调整形成的孔的大小。S 8图8示出用于控制基底表面上的激光光斑大小的光学布局。激光束81穿过包括凹 透镜82和凸透镜83的光束扩展望远镜。负透镜可沿光束方向移动。穿过扫描仪84或者 其他光束偏转光学设备后，激光束被透镜85聚焦到基底86的表面上。在焦点87处，光束 大小是激光束收敛和透镜焦距确定的最小可能值。负透镜移动到更接近正透镜的新的位置 87时，引起光束焦点远离聚焦透镜移动到基底表面下方的位置88处。焦点移动到基底表面 下方时，基底表面上的光束89大小增加，变得比聚焦在基底表面上时获得的最小值大。类 似的，负透镜移动远离正透镜时，引起光束焦点向聚焦透镜移动，也增加基底表面上的光束 大小。因而，容易看到的是，相对于正透镜控制负透镜的运动可用于准确控制激光束光斑大 小以及在不透明涂层上形成的孔的大小。M_9图9示出被使用上述激光器系统在不透明涂层上形成孔覆盖的太阳能电池板91。 放大了太阳能电池板的一处区域92以显示形成的孔93的细节。所示情况下，在电池板沿X 方向移动时用在Y方向扫描的激光束在不透明涂层上形成圆孔的直线，从而形成如所示的 平行孔的线。随着光束在Y方向沿每条线扫描，通过单独改变激光能量或者改变电池板上 激光束光斑的大小同时调整激光脉冲能量以使能量密度恒定来改变孔的大小。在所示的放 大区域中，沿光束运动方向Y保持孔的间距和位置恒定，同时改变孔大小。除此之外，X方 向上线之间的间距也改变，这样，光透射在两个方向上改变。实际上，可通过改变激光重复 率或者光束速度或者两者都改变来附加调整Y方向上的孔位置。为了形成非直线的孔线， 还可通过使用第二扫描轴对X方向上的孔位置进行附加调整。图 10图10示出采用在孔阑透射模式而不是上述聚焦模式下工作的激光器系统在不透 明涂层上形成孔覆盖的太阳能电池板101。放大了太阳能电池板的一处区域102以显示形 成的孔103的细节。所示情况下，在电池板沿X方向移动时用在Y方向扫描的激光束在不透 明涂层上形成不同大小的方形孔的直线，从而形成如所示的平行孔的线。为了形成方形孔， 在透镜的激光器侧的光束中放置方形孔阑，基底设置为处于透镜的成像平面，这样，在基底 表面上形成孔阑的缩小的像。孔阑单元的大小可控制，以形成不同大小的孔。在所示的放 大区域，孔的间距和位置沿光束运动方向Y可变，同时，线在X方向上的间距也可变，这样， 光透射在两个方向上改变。对于一些线104来说，保持间距恒定，但是孔大小变化。对于其 他线105来说，孔大小保持恒定，但是通过改变光束扫描速度或者激光重复率改变间距。对 于其他线106来说，间距和大小都保持恒定。对于其他线107来说，间距和大小都改变。实
15际上，为了形成非直线的孔的线，可以通过使用第二扫描仪轴对X方向上的孔位置做附加调整。图 11图11示出部分透明的太阳能电池板111叠加在部分透明的半色调图像112上，半 色调图像通过不透明涂层上的烧蚀孔形成，这些烧蚀孔太小以至于人眼无法分辨，这种由 于孔的大小、间距和位置的变化而使透明度在两个维度上的改变，使光透射在两个方向上 改变。由上所述，本发明提供了用于形成部分透明的薄膜太阳能电池板的方法，其中，在 不透明涂层上形成小的不相连的孔的密集阵列，并且该孔足够小不能为人眼所分辨，并且 由孔引起的光的透明度因子可以通过如下方式在所有方向上渐变由适当的透镜系统把脉 冲激光束聚焦或成像在电池板表面上，以通过激光烧蚀过程在不透明的膜或多层膜中形成 孔，激光束在第一轴方向的线上在电池板表面上移动，用来自激光器的一个脉冲利用连续 运动的光束(或电池板)在不透明的膜或多层膜上形成孔，通过改变激光重复率或改变光 束相对于电池板的运动速度，或者两个都改变，使得孔沿第一轴的间距变化，以某个速率从 激光器触发脉冲使得沿第一线形成的孔不会接触或重叠，激光束在电池板表面上在接近垂 直于第一轴的第二轴方向上运动，通过改变光束相对于电池板在第二轴方向上的运动改变 沿第一轴形成的孔线之间的间距，这样，沿一条线形成的孔不会与相邻线上的孔接触或者 重叠。优选方法中，所有的孔是圆形或近似圆形的，并且用把激光束聚焦到基底表面或 者聚焦到接近基底表面的光学系统形成。优选方法中，可通过改变脉冲能量改变用每个激光脉冲形成的孔的大小。优选方法中，通过相对于基底表面移动激光束的焦点使得入射在基底上的激光束 的大小改变同时通过控制激光功率保持光斑的能量密度恒定来改变用每个激光脉冲形成 的孔的大小。优选方法中，通过动态调整放置在聚焦透镜之前的望远镜改变激光束相对于太阳 能电池板表面的焦点位置。优选方法中，通过把聚焦透镜安装在受控制的台上实现激光束焦点位置相对于太 阳能电池板表面的改变，台使得透镜和电池板之间的间隔快速改变。优选方法中，孔可具有任何期望形状，通过放置在聚焦透镜之前的特殊光束整形 系统或孔阑单元来形成形状，特殊光束整形系统或孔阑单元在聚焦透镜之前的某个中间平 面上形成所需形状的光束，然后，在成像模式用所需形状的光束在基底表面上的中间平面 上形成光束的大小缩小的像。优选方法中，通过调整特殊光学设备或者调整孔阑大小并同时通过控制激光器功 率使光斑处的能量密度保持恒定来改变在中间平面上形成的光束的大小，从而改变在基底 表面上形成的光斑的大小。优选方法中，孔的位置形成规则重复二维阵列，其在两个轴上具有恒定的孔间距。优选方法中，孔的位置形成不规则二维阵列，其中孔的间距在一个或两个轴方向 上改变。优选方法中，孔的位置相对于彼此随机地放置。
优选方法中，用一个激光束在太阳能电池板的整个宽度上沿第一轴方向形成孔的 线。优选方法中，用多个激光束形成电池板上沿第一轴方向的一整条线。优选方法中，用光学扫描仪单元沿平行于第一轴的孔的线的方向高速移动光束， 沿第二轴方向步进移动电池板。优选方法中，光学扫描仪单元具有两个运动轴，电池板在第二轴的方向上连续移 动，扫描仪的第一轴用于把光束在第一轴的方向上移动，形成孔的直线，同时，扫描仪单元 的第二运动轴用于使光束在每次第一轴扫描的过程中跟随电池板在第二轴方向上的运动， 并且在每次第一轴扫描结束时，用于将光束快速移回下一行孔的开始位置。优选方法中，在每次第一轴扫描中以受控制的方式移动扫描仪的第二轴，以形成 不在一条直线上的孔的线。优选方法中，激光入射在太阳能电池板具有活性涂层的一侧，并使得在不透明膜 上形成孔。优选方法中，激光入射在太阳能电池板具有活性涂层的相对侧，光束穿过电池板 基板，然后入射在不透明涂层上并除去涂层以形成孔。优选方法中，只在太阳能电池板的一部分面积上的不透明涂层中形成孔，以形成 具有审美目的的光透明区域。优选方法中，在太阳能电池板的全部面积上形成孔，以形成一定的光学透明度等 级，这样，电池板可作为有用的窗户或者屋顶采光。优选方法中，在不透明涂层中形成孔，其中较高光学透明度的区域叠加在较低光 学透明度的背景区域上，这样，电池板可作为有效的窗户同时具有审美功能。优选方法中，太阳能电池板的光透射在两个维度上渐变，以形成二维半色调类型 的图像。由上所述，本发明还提供了用于进行上述方法的激光烧蚀设备以及用上述方法形 成的太阳能电池板。因而，本发明提供了一种利用激光通过在电池板的不透明层上烧蚀微孔构成的密 集阵列的工艺形成部分透明的薄膜太阳能电池板的方法。孔太小使得人的肉眼无法分辨单 个孔，孔形成规则或不规则阵列，其中孔的大小、形状和位置可变，以在太阳能电池板上形 成光透明度在两个维度上变化的区域。利用该方法，可形成如下的太阳能电池板整个表面 上具有均勻的部分透明度，局部区域为半色调部分透明图像形成在不透明背景上，或者半 色调图像叠加在部分透明背景上。
1权利要求
一种形成部分透明的薄膜太阳能电池板的方法，包括在电池板的不透明层上提供不相连的孔的阵列，孔足够小使得人眼无法分辨，由孔引起的光透明度因子可被选择性地控制，这样，通过改变孔的大小和/或间隔在两个维度上使光透明度因子渐变。
2.根据权利要求1所述的方法，其中通过聚焦或成像在不透明层上的脉冲激光束形成 孔，每个孔由一个激光脉冲形成。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中相对于电池板扫描激光束，通过改变激光重复 率和/或扫描速度改变孔的间隔。
4.根据权利要求3所述的方法，其中以线阵列的形式形成孔，通过改变一条线中相邻 孔之间的间隔和/或改变线之间的间隔使光透明度因子渐变。
5.根据前述任意一项权利要求所述的方法，其中相对于电池板扫描激光束，通过改变 激光脉冲能量和/或使脉冲在不透明层上聚焦改变孔的大小。
6.根据前述任意一项权利要求所述的方法，其中透明度因子在两个维度上渐变以在电 池板上形成半色调图像。
7.根据前述任意一项权利要求所述的方法，其中电池板包括多个互连的太阳能电池单 元，光透明度因子在每个电池上的变化被设置为使得每个电池单元的电性能比之于其他电 池单元处于预定范围内。
8.根据权利要求6与7所述的方法，其中半色调图像在多个电池单元上延伸，在较暗和 /或图像部分较少的电池单元上提供额外的透明度，这样，每个电池单元的电性能在所述预 定范围内。
9.一种具有不透明层的薄膜太阳能电池板，通过在不透明层中提供不相连的孔的阵列 来使之部分透明，孔足够小使得人眼无法分辨，通过孔的大小和/或间隔的变化使得由孔 引起的光透明度因子在一个或两个维度上渐变。
10.根据权利要求9所述的太阳能电池板，其中以线阵列的形式形成孔，通过一条线中 相邻孔之间的间隔变化和/或线之间的间隔变化使光透明度因子渐变。
11.根据权利要求9或10所述的太阳能电池板，其中光透明度因子在两个维度上渐变 以在电池板上形成半色调图像。
12.根据权利要求9、10或11所述的太阳能电池板，其中电池板包括多个互连的太阳能 电池单元，光透明度因子在每个电池单元上的变化被设置为使得每个电池单元的电性能比 之于其他电池单元处于预定范围内。
13.根据权利要求11和12所述的太阳能电池板，其中半色调图像在多个电池上延伸， 在较暗和/或图像部分较少的电池上提供额外的透明度，这样，每个电池单元的电性能在 所述预定范围内。
14.一种激光烧蚀设备，用于通过在太阳能电池板的不透明层中形成不相连的孔的阵 列来形成部分透明的薄膜太阳能电池板，孔足够小使得人眼无法分辨，所述设备包括激光 器；扫描仪，用于相对于电池板扫描激光束；聚焦装置，用于将激光束聚焦在不透明层上； 以及控制装置，用于选择性地控制激光重复率、扫描速度、脉冲能量和/或激光束的聚焦， 从而，通过改变孔的大小和/或间隔使孔引起的光透明度因子在两个维度上渐变。
15.根据权利要求14所述的激光烧蚀设备，包括多个激光器和/或多个扫描仪，它们共 同操作以增加电池板上的孔阵列形成的速度，或者降低在给定时间内形成孔阵列所需的扫描速度。
全文摘要
描述了一种形成部分透明的薄膜太阳能电池板的方法，包括在电池板的不透明层上提供不相连的孔构成的阵列，孔足够小使得人眼无法分辨，由孔引起的光透明度因子可被选择性地控制，这样，可通过改变孔的大小和/或间隔在两个维度上使光透明度因子渐变。还描述了一种具有不透明层的薄膜太阳能电池板，通过在不透明层中提供不相连的孔构成的阵列来使之部分透明，孔足够小使得人眼无法分辨，通过孔的大小和/或间隔的变化使得由孔引起的光透明度因子在一个或两个维度上渐变，以及一种用于形成这种电池板的激光烧蚀设备，该设备包括激光器；扫描仪，用于相对于电池板扫描激光束；聚焦装置，用于将激光束聚焦在不透明层上；以及控制装置，用于选择性地控制激光重复率、扫描速度、脉冲能量和/或激光束的聚焦，从而，可通过改变孔的大小和/或间隔使孔引起的光透明度因子在两个维度上渐变。
文档编号B23K26/36GK101971363SQ200980104449
公开日2011年2月9日 申请日期2009年2月6日 优先权日2008年2月7日
发明者P·T·拉姆斯拜 申请人:万佳雷射有限公司