一种电池激光刻边系统及刻边方法与流程

本发明属于太阳能电池技术领域，并且更具体地，涉及一种电池激光刻边系统及刻边方法。

背景技术：

在光伏太阳能行业，太阳能电池的制造需要经过制绒、扩散、刻蚀、镀膜、丝网印刷和烧结这六大工序。其中，制绒和刻蚀属于化学刻蚀工艺。制绒的目的是在硅片的正面形成有利于太阳光吸收的绒面；刻蚀的目的是去掉硅片四周的pn结，避免太阳能电池的正面和反面发生短路。

现有技术中针对太阳能电池刻蚀方法主要有两种，其一是湿法刻蚀，其二是干法刻蚀。其中，湿法刻蚀是将硅片放置在刻蚀酸槽的旋转滚轮上，控制刻蚀酸液的液位，使药液只浸润硅片的侧面和反面，滚轮带动硅片通过刻蚀酸槽，完成硅片周边pn结和反面pn结的刻蚀，防止电池短路。此种工艺在湿法刻蚀过程中，不能完全避免酸液浸润到硅片的表面边缘，因此，仍然会存在影响电池的光电转换效率的问题，同时也会带来电池片表面边缘外观不良的问题。

此外，干法刻蚀是采用等离子体物理轰击的方法，对电池片边缘进行蚀刻，但是该方法仍然不能避免对电池正面的影响。而且，不论是干法还是湿法都是针对同质结pn结电池硅片四周的pn结的处理，而并非是对异质结电池tco层进行的处理。

近年来，业现有技术中也开始出现使用激光来对电池边缘进行刻蚀的方法，尽管所用设备有效改善了设备占地面积、能耗以及安全和环保等不利影响，因此依然存在影响电池转换效率和电池外观的问题。

技术实现要素：

1.要解决的问题

针对现有异质结电池刻蚀工艺易对电池的边缘产生影响的问题，本发明提供一种电池激光刻边系统及刻边方法；

其中本发明的一种电池片激光刻边系统，通过设置激光发射单元和光学系统，激光发射单元发射的激光经光学系统聚焦到电池片侧部的tco层上，并对tco层刻蚀，避免了对电池的电池正反面产生影响；

其中本发明的一种电池片激光刻边方法，将激光照射在电池片的侧部的tco层，烧蚀电池片侧面进而去除硅片侧面的tco层，避免刻蚀过程对电池的电池正反面产生影响。

2.技术方案

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

本发明的一种电池激光刻边系统，用于去除异质结电池侧部的tco层，所述激光刻边系统包括至少一个激光发射单元和光学系统，所述光学系统至少包括能够改变所述激光发射单元所发出的激光路径的光路改变单元和起聚焦作用的光路聚焦单元，所述激光发射单元发出的激光顺序经所述光路改变单元和所述光路聚焦单元聚焦到待加工的所述异质结电池的侧部。

优选地，所述异质结电池的侧部包括侧面，所述激光发射单元发出的激光顺序经所述光路改变单元和所述光路聚焦单元聚焦到所述侧面上。

优选地，所述异质结电池具有正面和反面，所述异质结电池的侧部还包括所述正面和所述侧面相交和所述反面和所述侧面相交的侧边缘，所述激光发射单元发出的激光顺序经所述光路改变单元和所述光路聚焦单元聚焦到所述侧面及所述侧边缘上。

优选地，所述光路改变单元至少包括一个反光单元。

优选地，所述光路改变单元包括振镜系统。

优选地，所述光路改变单元包括至少一个反光单元和振镜系统，所述激光发射单元发出的激光顺序经各所述反光单元、所述振镜系统和所述光路聚焦单元聚焦到待加工的异质结电池的侧部。

优选地，所述光路聚焦单元包括场镜系统。

优选地，所述激光发射单元发射的激光脉宽为0～200us，深度为0～200um，波长为0～20um。

优选地，所述激光刻边系统还包括固定单元，待加工的所述异质结电池放置在所述固定单元上。

优选地，所述激光刻边系统还包括旋转机构，所述固定单元设置在所述旋转机构上，通过所述旋转机构驱动所述固定单元转动。

优选地，所述异质结电池的每个侧部均分别设置所述激光发射单元和所述光学系统。

优选地，所述激光刻边系统还包括分别设置在所述异质结电池的四周的轨道，所述激光发射单元能够沿各所述轨道的长度延伸方向滑动地设置在所述轨道上。

优选地，所述激光刻边系统还包括传输带，所述异质结电池放置在所述传输带上通过所述传输带进行传输，所述激光发射单元和所述光学系统设置在所述传输带的同一侧。

优选地，所述传输带的两侧均设置有所述激光发射单元和所述光学系统。

优选地，所述激光发射单元位于所述异质结电池的上部或下部，所述光学系统位于所述异质结电池的侧部。

本发明的一种电池激光刻边方法，采用上述的激光刻边系统去除异质结电池的侧部的tco层。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的有益效果为：

(1)本发明的一种电池片激光刻边系统，通过设置激光发射单元和光学系统，激光发射单元发射的激光经光学系统聚焦到电池片侧部的tco层上，烧蚀电池片侧面进而去除硅片侧面的tco层，进而对tco层进行刻蚀，从而在不影响电池片光电转换效率的同时保证了电池片表面正反面外观良好，避免了对电池的正反面产生影响；

(2)本发明的一种电池片激光刻边方法，将激光照射在电池片的侧部的tco层，去除电池片的侧部的tco层，烧蚀电池片侧面进而去除硅片侧面的tco层，避免了刻蚀过程对电池的边缘产生影响，从而在不影响电池片光电转换效率的同时保证了电池片正反面外观良好。

附图说明

图1为本发明的一种电池激光刻边系统的结构示意图；

图2为电池片的结构示意图；

图3为实施例3的一种电池激光刻边系统的结构示意图；

图4为对称设置光学系统的电池激光刻边系统的结构示意图；

图5为周围设置光学系统的电池激光刻边系统的结构示意图；

图6为实施例5的一种电池激光刻边系统的结构示意图；

图7为实施例6的一种电池激光刻边系统的结构示意图；

图8为激光发射单元位于电池片的上部的结构示意图。

附图中的标号说明

100、激光发射单元；101、轨道；

200、光学系统；210、光路改变单元；211、反光单元；212、振镜系统；220、光路聚焦单元；

300、异质结电池；301、侧面；302、正面；303、反面；310、tco层；320、p型氢化非晶硅层；330、n型氢化非品硅层；340、本征型氢化非品硅层；350、电极；

400、固定单元；

500、旋转机构；

600、传输带。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。

本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴；除此之外，本发明的各个实施例之间并不是相互独立的，而是可以进行组合的。

实施例1

如图1所示，一种电池激光刻边系统，用于去除异质结电池300侧部的tco层310，所述激光刻边系统包括至少一个激光发射单元100和光学系统200，所述光学系统200至少包括能够改变所述激光发射单元100所发出的激光路径的光路改变单元210和起聚焦作用的光路聚焦单元220，所述激光发射单元100发出的激光顺序经所述光路改变单元210和所述光路聚焦单元220聚焦到待加工的所述异质结电池300的侧部。

详细的描述为：本发明包括激光发射单元100和光学系统200，所述的激光发射单元100用于发射激光；上述光学系统200包括光路改变单元210和光路聚焦单元220；所述光路改变单元210用于改变激光的路径；所述光路聚焦单元220用于调整激光的焦距；所述激光发射单元100发射的激光经光学系统200聚焦到待加工的异质结电池300侧部的tco层310上；激光发射单元100发射的激光用于去除异质结电池300侧部的tco层310；通过激光烧蚀硅片侧部的去除异质结电池300侧部的tco层310的至少一部分，激光发射单元100发射的激光照射+uv/o3硅片边缘区域，使边缘tco层310形成sio2或其他高电阻不导电的氧化物绝缘区域，即绝缘区域的电阻大于tco层310其他位置的电阻。tco层上310的绝缘区域在不影响异质结电池300光电转换效率的同时保证了异质结电池300正反面外观良好。

其中，值得说明的是，激光发射单元100的激光脉宽为0～200us，深度为0～200um，波长为0～20um。值得注意的是，激光的波长为355nm～1064nm，优选激光的波长为533nm；激光焦距为255微米。

本发明所述的异质结电池300如图2所示，异质结电池300结构包括衬底、tco层310、p型氢化非晶硅层320、n型氢化非品硅层330和电极350，所述衬底为位于中间的n型晶体硅，衬底与p型氢化非晶硅层320之间插入有本征型氢化非品硅层340，且衬底与n型氢化非品硅层330之间也插入有本征型氢化非品硅层340；所述的tco层310为氧化透明导电层，

异质结电池300具有正面302和反面303，上述的电极350设置在异质结电池300的正面302和反面303上。tco层310是镀膜陶瓷材料，异质结电池300的正面302和反面303以及边缘都会有tco材料，现有的刻蚀方法一般是用物理方法或者碱腐蚀，其他电池的扩散结是晶体硅里掺杂了其他材料，目前用的扩散主要是电池正面302和四周有，一般的去除是用酸腐蚀的方法。

如图2所示，异质结电池300的侧部包括侧面301，所述激光发射单元100发出的激光顺序经光路改变单元210和光路聚焦单元220聚焦到所述侧面301的tco层310上，并通过激光发射单元100发射的激光照射+uv/o3硅片边缘区域，使tco层310形成sio2或其他高电阻不导电的氧化物绝缘区域。

值得说明的是，如图2所示，异质结电池300具有正面302和反面303，异质结电池300的侧部还包括正面302和侧面301相交的侧边缘和反面303和侧面301相交的侧边缘，所述激光发射单元100发出的激光顺序经光路改变单元210和光路聚焦单元220聚焦到侧边缘的tco层310上。即激光发射单元100发出的激光先经过光路改变单元210改变激光的路径，再由光路聚焦单元220将激光聚焦到侧边缘的tco层310上。

上述的光路改变单元210至少包括一个反光单元211，该反光单元211可以为反光镜，或者反光单元211是对激光具有反射功能的设备，从而改变激光的路径；反光单元211可以设置一个也可以设置多个。本发明的光路改变单元210包括振镜系统212，该振镜系统212为振镜，其中振镜是一种优良的矢量扫描器件，它是一种的摆动电机，通过振镜使激光发射单元100发出的激光照射到光学系统200的不同位置，从而照射到异质结电池300侧部的不同位置，通过激光烧蚀电池片的侧边的方式去除异质结电池300侧部的tco层310。

实施例2

本实施例的基本内容同实施例1，不同之处在于：如图1所示，光路改变单元210包括至少一个反光单元211和振镜系统212，所述激光发射单元100发出的激光顺序经反光单元211、振镜系统212和光路聚焦单元220聚焦到待加工的异质结电池300侧部的tco层310上；所述光路聚焦单元220包括场镜系统。场镜系统用于对激光发射单元100发出的激光进行聚焦；使得激光可以准确的照射到tco层310侧部的准确位置。从而通过激光发射单元100对异质结电池300侧部tco层310进行准确的照射和刻蚀，并形成sio2或其他高电阻不导电的氧化物绝缘区域。

实施例3

本实施例的基本内容同实施例1，不同之处在于：如图3所示，还包括固定单元400，该固定单元400用于固定待加工的异质结电池300，并且所述的固定单元400设置有真空吸附部件，该真空吸附部件用于吸附固定待加工的异质结电池300。

此外，如图3所示，还包括旋转机构500，所述固定单元400设置在所述旋转机构500上，通过所述旋转机构500驱动所述固定单元400转动，在采用激光发射单元100发出的激光对异质结电池300的一个侧部tco层310完成刻蚀后，可以通过旋转机构500驱动所述固定单元400转动，并对异质结电池300的另一个侧部tco层310进行刻蚀，当然也可以是对另一个异质结电池300的一个tco层310进行刻蚀；从而可以提高刻蚀的工作效率。

实施例4

本实施例的基本内容同实施例1，不同之处在于：如图4所示，光学系统200设置为2个，且激光发射单元100设置为2个，且2个光学系统200对称的设置在所述异质结电池300的相对两侧，2个对称设置的激光发射单元100可以对异质结电池300的两个侧部同时进行刻蚀，从而提高了刻蚀的效率。

或者，如图5所示，异质结电池300的每个侧部均分别设置所述光学系统200，并且每个光学系统200都对应设置有激光发射单元100，激光发射单元100发射的激光通过光学系统200照射在异质结电池300的侧部。通过从异质结电池300的每个侧部对异质结电池300同时照射，可以提高异质结电池300的刻蚀效率。

此外，值得说明的是，如图8所示，所述激光发射单元100位于所述异质结电池300的上部，光学系统200位于所述异质结电池300的侧部；如图1所示激光发射单元100位于所述异质结电池300的下部，光学系统200位于所述异质结电池300的侧部；如图6所示，所述激光发射单元100位于所述异质结电池300的侧部，光学系统200位于所述异质结电池300的侧部；所述的光学系统200位于所述异质结电池300的侧部，并通过光学系统200对激光发射单元100的激光路径进行改变，从而准确的照射到异质结电池300的侧部tco层310进行刻蚀。

实施例5

本实施例的基本内容同实施例1，不同之处在于：如图6所示，激光刻边系统还包括分别设置在所述异质结电池300的四周的轨道101，所述激光发射单元100能够沿各所述轨道101的长度延伸方向滑动地设置在所述轨道101上。

详细的描述为：轨道101设置于异质结电池300的四周，所述激光发射单元100滑动安装于轨道101上，且激光发射单元100能够沿轨道101的长度延伸方向滑动；光学系统200与激光发射单元100对应设置，或者光学系统200与激光发射单元100同时移动，从使得激光发射单元100所发射的激光经光学系统200处理后，照射在异质结电池300的tco层310进行刻蚀；当完成一个侧部tco层310进行刻蚀后，通过在轨道101上滑动激光发射单元100，可以将激光发射单元100滑动至下一个异质结电池300的侧部，并对下一个侧部tco层310进行刻蚀，从而提高了刻蚀的效率。

实施例6

本实施例的基本内容同实施例1，不同之处在于：如图7所示，激光刻边系统还包括传输带600，异质结电池300放置在所述传输带600上通过所述传输带600进行传输，所述激光发射单元100和所述光学系统200设置在所述传输带600的同一侧。

本实施例的传输带600用于放置和传输异质结电池300，所述激光发射单元100和光学系统200设置在传输带600的一侧，从使得激光发射单元100所发射的激光经光学系统200处理后，照射在异质结电池300的tco层310进行刻蚀。所述的传输带600为具有传输功能的运送结构。

更进一步地，传输带600的两侧均设置有激光发射单元100和光学系统200，从而实现对异质结电池300的两侧部的tco层310进行同时刻蚀。而且，通过采用传输带600运输异质结电池300，可以对异质结电池300的侧部tco层310进行刻蚀，从而提高了刻蚀的效率。

实施例7

本发明的一种电池激光刻边方法，将激光照射在异质结电池300的侧部的tco层310，去除异质结电池300的侧部的tco层310。具体的描述是，采用上述的激光刻边系统将激光照射在异质结电池300的侧部的tco层310上。激光为激光脉宽为0～200us，深度为0～200um，波长为0～20um。值得注意的是，激光的波长为355nm～1064nm，优选激光的波长为533nm；激光焦距为255微米。并通过激光发射单元100发射的激光照射+uv/o3硅片边缘区域，使tco层310形成sio2或其他高电阻不导电的氧化物绝缘区域。

在上文中结合具体的示例性实施例详细描述了本发明。但是，应当理解，可在不脱离由所附权利要求限定的本发明的范围的情况下进行各种修改和变型。详细的描述和附图应仅被认为是说明性的，而不是限制性的，如果存在任何这样的修改和变型，那么它们都将落入在此描述的本发明的范围内。此外，背景技术旨在为了说明本技术的研发现状和意义，并不旨在限制本发明或本申请和本发明的应用领域。

更具体地，尽管在此已经描述了本发明的示例性实施例，但是本发明并不局限于这些实施例，而是包括本领域技术人员根据前面的详细描述可认识到的经过修改、省略、例如各个实施例之间的组合、适应性改变和/或替换的任何和全部实施例。权利要求中的限定可根据权利要求中使用的语言而进行广泛的解释，且不限于在前述详细描述中或在实施该申请期间描述的示例，这些示例应被认为是非排他性的。在任何方法或过程权利要求中列举的任何步骤可以以任何顺序执行并且不限于权利要求中提出的顺序。因此，本发明的范围应当仅由所附权利要求及其合法等同物来确定，而不是由上文给出的说明和示例来确定。