用于太阳能电池的激光烧蚀平台的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明的多个具体实施例概与在太阳能电池的一或多层中形成多个孔洞的设备 与方法有关。更具体的，在此提供的多个具体实施例指导在太阳能电池产线中于太阳能电 池中进行激光钻除多个孔洞的平台。
【背景技术】
[0002] 太阳能电池为光电装置，将太阳光直接转换为电力。最普遍的太阳能电池材料为 硅，具有单晶硅或多晶硅基板的形式，有时候也称为晶圆。因为利用形成以硅为基础的太阳 能电池产生电力的摊销成本，高于利用传统方法产生电力的成本，因此需要努力降低形成 太阳能电池的成本。
[0003] 目前一种普及使用的太阳能电池设计为具有靠近该前表面或该光接收表面处形 成的P-N接合区，在该太阳能电池吸收光能量时，于该P-N接合区中形成多个电子/空穴 对。此传统设计于该太阳能电池前侧上具有第一组电接触点，并于该太阳能电池背侧上具 有第二组电接触点。为了在该太阳能电池背侧上形成该第二组电接触点，必须在覆盖太阳 能电池基板背侧的钝化层上形成多个孔洞，以允许传导层接触该下方的太阳能电池基板。
[0004] 在单一太阳能电池基板上，普遍需要超过100, 000个接触点（也就是形成于该背 侧钝化层中的孔洞）。在该太阳能电池背侧钝化层中形成多个孔洞的传统方法包含使用 多个多重切面镜，以引导激光射束跨过该太阳能电池基板。这些系统可在约一秒钟内产生 100, 000个孔洞。然而，这些传统系统在烧蚀期间形成副产物，像是大量的微粒物质。该微 粒物质为潜在的污染物，如果未能有效移除时可能造成该太阳能电池基板的缺陷。传统的 微粒物质移除方法包含在烧蚀之后清洗该基板。然而，清洗过程耗时，对产量有负面影响。 目前也已经使用真空装置。然而，该微粒物质可能包含电荷，使得该等微粒黏着于该基板， 而使该真空装置无效。
[0005] 据此，需要在一太阳能电池基板的钝化层中形成多个孔洞的改良方法与设备。
【发明内容】
[0006] 本发明的多个具体实施例与在基板中形成（例如，钻除）多个孔洞的设备与方法 有关，其利用将电磁能传送至该基板的表面上的方式形成。
[0007] 在一实施例中，激光扫描设备包括可移动运输组件以及光学装置，该光学装置放 置邻近于该可移动运输组件，其中该光学装置包括多面镜、致动器以及激光源，该多面镜具 有数个反射切面以及旋转轴，该致动器经配置以相对于该旋转轴转动该多面镜，而该激光 源经定位以引导电磁辐射至该多面镜该等反射切面的至少之一反射切面，其中该可移动运 输组件经配置以定位基板，以接收从该多面镜该等反射切面反射的电磁辐射。
[0008] 在另一实施例中，激光扫描平台包括激光扫描装置、基板运输组件、一或多个定位 感测器与控制器，该激光扫描装置包括多面镜，且该激光扫描装置经配置以沿着路径传送 由该多面镜反射的多个电磁辐射脉冲，该路径与第一方向平行，其中该第一方向平行于基 板的表面；该基板运输组件经配置以在该等电磁辐射脉冲经引导朝向该基板时，于第二方 向中运输该基板，其中该第二方向相对于该第一方向呈一角度；该等定位感测器经配置以 在该基板于该第二方向中朝向该激光扫描装置移动时，侦测该基板的引导边缘；而该控制 器经配置以根据从该一或多个定位感测器所接收的多个信号，控制该激光扫描装置与该基 板运输组件的操作。在某些具体实施例中，该第二方向实质上正交于该第一方向。
[0009] 在另一具体实施例中，提供将电磁辐射传送至太阳能电池基板的表面上的方法。 该方法包含传送基板穿过扫描腔室、当该基板相对于包括多面镜的光学装置移动时，利用 来自该光学装置的电磁辐射多个脉冲，于该基板上或于该基板中形成多个孔洞、当该等孔 洞形成时，移除从该基板喷出的微粒物质，以及在移除之后，将该基板与任何剩余在该基板 上的微粒物质之间的电荷中和。
【附图说明】
[0010] 因此，本发明上述所指多个特征，可利用对本发明更特定叙述、于以上简要总结所 能详细了解的方法，透过参考该等实施例而获得，其某些则描绘于该等附加图式之中。然 而，要注意的是，该等伴随图式只描绘本发明的典型实施例，并不用于限制本发明的范围， 因为本发明也允许存在其他具有同样效果的实施例。
[0011] 图1描述太阳能电池的横截面视图，该太阳能电池可利用在此叙述的设备与方法 形成。
[0012] 图2A为根据在此叙述实施例的激光处理平台的示意侧视图。
[0013] 图2B为根据在此叙述的实施例，图2A的该光学装置的放大侧视图。
[0014] 图2C为基板的示意平面图，该基板具有利用在此揭示的设备与方法所形成的数 个孔洞。
[0015] 图3为根据在此叙述的实施例，传播射束的激光扫描设备的示意描绘。
[0016] 图4为根据在此叙述的实施例，具有高斯强度分布的射束的示意描述，该射束不 进行任何射束整型。
[0017] 图5为根据在此叙述的实施例，进行射束整型的射束的强度分布示意描述。
[0018] 图6为根据在此叙述的一或多个实施例，图2A的扫描腔室的一实施例的示意立体 图。
[0019] 图7为根据在此叙述的实施例，激光处理工具的等角图，该激光处理工具中配置 有图2A的激光处理平台。
[0020] 图8为根据在此叙述的实施例，图7的该光学对齐装置的一实施例的侧视图。
[0021] 图9为根据在此叙述的实施例，图8的该光学对齐装置的等角图。
[0022] 图IOA与图IOB为根据在此叙述的实施例，基板对齐装置的各种实施例的平面图， 该基板对齐装置可于图2该激光处理平台中使用。
[0023] 图11为根据在此叙述的实施例，控制系统的示意侧视图，该控制系统可与图2A的 该激光处理平台一起使用。
[0024] 图12A与图12B为基板的示意平面图，该基板具有利用在此揭示的该设备与方法 所形成的数个孔洞。
[0025] 为了促进了解，已经在可能时使用相同的参考数字指示在该等图式中共同的相同 元件。也考虑到在不特别说明之下，在一实施例中所揭示的该等元件也能有利地在其他实 施例中使用。
【具体实施方式】
[0026] 本发明的多个实施例与在基板中形成（例如，钻除）多个孔洞的设备与方法有关， 其利用将电磁能传送至该基板的表面上的方式形成。该设备包含平台，该平台具有输送器 系统，用以相对电磁来源移动一或多个太阳能电池基板，像是相对于移动激光射束。该平 台也包含微粒移除系统，该微粒移除系统包括至少一空气刀、选择性的至少一离子产生器， 以及至少一真空装置，该至少一真空装置沿着该输送器系统的长度耦合，以移除由该移动 激光射束与该太阳能电池基板所产生的多个微粒。在此叙述的该等孔洞可以包含多个贯穿 孔、盲孔或至少部分在基板表面中所形成的细长通道或纹路。该设备可做为独立工具或整 合于较大基板处理系统之中，像是群集工具或线内基板处理系统。
[0027] 本发明的多个具体实施例提供激光扫描设备，以在太阳能电池制造处理期间，于 一或多层中进行多个孔洞的激光钻除。在一实施例中，该设备于背部电接触点形成期间，于 太阳能电池背侧钝化层中进行多个孔洞激光钻除。当在此使用时，一般而言该用词"激光钻 除"意指利用激光方式移除至少一部分的材料。因此，"激光钻除"可以包含对设置于基板 上的材料层的至少一部分进行烧蚀，例如，穿过配置于基板上的材料层烧蚀孔洞。此外，"激 光钻除"可以包含移除至少一部分的基板材料，例如，在基板中形成非贯穿孔洞（盲孔），或 是穿过基板形成孔洞。
[0028] 图1描述太阳能电池100的横截面视图，该太阳能电池100可利用在此叙述的设 备与方法形成。该太阳能电池100包含太阳能电池基板110,该基板110在该太阳能电池基 板110前方表面105上具有钝化/抗反射涂层（ARC)堆迭120,而在该太阳能电池基板110 后方表面106上具有后方钝化层堆迭140。
[0029] 在一实施例中，该太阳能电池基板110为硅基板，其中设置有p型掺杂剂以形成该 太阳能电池100的部分。在此配置中，该太阳能电池基板110可以具有P型掺杂基础区域 101与形成于该P型掺杂基础区域101上的N型掺杂放射区域102。该太阳能电池基板110 也包含P-N接合区域103,该P-N接合区域103设置于该基础区域101与该放射区域102之 间。因此，该太阳能电池基板110包含当该太阳能电池100受到来自太阳150的入射光子 "I"照射时，产生多个电子-空穴对的区域。
[0030] 该太阳能电池基板110可包括单晶硅、多晶硅或多晶的硅材料。替代的，该太阳能 电池基板110可以包括锗（Ge)，砷化镓（GaAs)，碲化镉（CdTe)，硫化镉（CdS)，硒化铜铟镓 (CIGS)，硒化铜铟（CuInSe2)，磷化镓铟（GaInP2)或有机材料。在另一实施例中，该太阳能 电池基板110可为异质结电池，像是GalnP/GaAs/Ge或ZnSe/GaAs/Ge基板。
[0031] 在图1所示的实例中，该太阳能电池100包含钝化/抗反射涂层堆迭120与后方 钝化层堆迭140,每一个堆迭都包含至少二或更多层的沉积材料。该钝化/抗反射涂层堆迭 120包含第一层121与第二层122,该第一层121与该太阳能电池基板110的前方表面105 接触，该第二层122则设置于该第一层121上。该第一层121与该第二层122每一层都可 以包含氮化硅（SiN)层，具有形成于其中的所需捕捉电荷量，以有效的协助该太阳能电池 基板110前方表面105的块体钝化。
[0032] 在此配置中，该后方钝化层堆迭140包含第一背面层141与第二背面层142,该第 一背面层141与该太阳能电池基板110的后方表面106接触，该第二背面层142则设置于该 第一背面层141上。该第一背面层141可以包含氧化铝（Al2O3)层，其介于大约200埃（A )至大约1300A之间的厚度，并具有形成于其中的所需捕捉电荷量，以有效的协助该太阳 能电池基板110后方表面106钝化。该第二背面层142可以包含厚度介