用于太阳能电池的激光烧蚀平台的制作方法_2

文档序号:9354008阅读:来源:国知局
于大约600A至大 约2500A之间的氮化硅(SiN)层。该第一背面层141与该第二背面层142两者都具有形 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 钝化/抗反射涂层堆迭120与该后方钝化层堆迭140使如图1所示的该太阳能电池100的 前方表面反射率R1最小,并使后方表面反射率R2最大,其改良该太阳能电池100的效率。
[0033] 该太阳能电池100进一步包含多个前侧电接触点107,其延伸穿过该钝化/抗反 射涂层堆迭120,并与该太阳能电池基板110前方表面105接触。该太阳能电池100也包 含导电层145,该导电层145形成多个后侧电接触点146,以穿过形成于该后方钝化层堆迭 140中的多个孔洞147而与该太阳能电池基板110后方表面106电接触。该导电层145与 该等前侧电接触点107可以包含一种金属,像是铝(Al)、银(Ag)、氮化钛(SN)、钴(Co)、镍 (Ni)、锌(Zn)、铅(Pb)、钨(W)、钛(Ti)、钽(Ta)、钒化镍(NiV)或其他类似材料与其组合。
[0034] 在形成该等后侧电接触点146时,可以利用不伤害该太阳能电池基板110后方表 面106的方式,在该后方钝化层堆迭140中形成许多贯穿孔147。为了使该太阳能电池100 中的阻抗损失最小化,需要高密度的孔洞(例如,每平方毫米(mm)具有0. 5至5个之间的 孔洞)。例如,156_xl56mm的太阳能电池最多可能需要120, 000个孔洞,利用传统的激光 钻除系统与处理方式需要很大量的时间。本发明的多个具体实施例提供一种设备与方法, 能够不伤害该太阳能电池基板110后方表面106的情况,于该后方钝化层堆迭140中更快 速地形成该等孔洞147。
[0035] 图2A为根据在此叙述的实施例,激光处理平台200的示意侧视图。该激光处理平 台200包含外壳202,该外壳202中具有基板定位系统205。该基板定位系统205可为输送 器,用以支撑及运输多个基板210穿过该激光处理平台200。该激光处理平台200可根据 本发明多个实施例,用以在设置于基板210上的一或多层中钻除多个孔洞。例如,该激光处 理平台200可用于形成在图1该太阳能电池100后方钝化层堆迭140中的该等孔洞147, 该后方钝化层堆迭140于图2A至图2C中则指示为210。每一基板210都为太阳能电池基 板,像是如图1所示及所叙述其上设置有后方钝化层堆迭140的太阳能电池基板110。在一 实例中,于图2A中所示该等基板210的后方表面106 (图1)面朝上,以于该激光处理平台 200中进行处理。
[0036] 在一实施例中,该基板定位系统205为线性输送器系统,该系统包含材料的连续 运输带215,经配置以支撑并在流动路径"A"中运输该等基板210的生产线通过该激光处理 平台200。该外壳202可位于提供多个基板210的装载站217A与接收多个经处理基板210 的卸载站217B之间。该装载站217A与该卸载站217B可耦合至该外壳202,并包含提供多 个基板至该运输带215的机器装备及/或传送机制。该基板定位系统205包含多个支撑乳 辊220,以支撑及/或驱动该运输带215。该等乳辊220可由机械驱动器225驱动,像是马 达/链条驱动器,并可经配置以在操作期间以大约每秒100毫米(mm/s)与大约300mm/s之 间的线性速度运输该运输带215。该机械驱动器225可为电动马达(例如,交流或直流伺服 马达)。该运输带215可利用聚合材料、不锈钢或是铝制成。在一配置中,该运输带215包 含在X方向中间隔放置的两平行带,其中该两平行带的每一平行带都于X方向中具有小于 该等基板210X方向尺寸的宽度。在此配置中,于该激光处理平台200中每一基板210都设 置于该两者平行带的一部分上。
[0037] 该基板定位系统205为传送装置,经配置以朝向并通过激光扫描设备230连续传 送该等基板210的生产线(也就是在该流动路径"A"中)。该激光扫描设备230包含连接 至支座元件240的光学装置235A,该支座元件240将该光学装置235A支撑于该运输带215 与该等基板210上方。该激光扫描设备230也包含扫描腔室235B,该扫描腔室235B固定于 相对该运输带215的位置中,相邻该光学装置235A,使该等基板210穿过该扫描腔室235B 通过该运输带215。
[0038] 图2B为图2A的该光学装置235A的侧视图,为了容易讨论,其中该光学装置235A 是从图2A的标准位置旋转90度。图2C为基板210的示意平面图,该基板210具有利用图 2A与图2B的该光学装置235A所形成的数个孔洞147。该光学装置235A包含外罩241,当 该等基板210于该运输带215上通过该扫描腔室235B时,提供朝向该等基板210表面引导 的光线或电磁福射。在一实施例中,该光学装置235A与该运输带215联合移动,经配置以 形成图案P(于图2C中显示),该图案P可以包括形成于基板210上具有C列与R行孔洞 147的网格图案。该光学装置235A可以利用光学系统,在少于大约500毫秒(ms)内于该基 板210上形成该图案P,该光学系统在该基板210于该运输带215上移动时,高速提供横越 该基板210的脉冲射束。例如,该光学装置235A也包含激光源242,该激光源242放射光线 或电磁福射穿过光学系统,以在小于大约500毫秒的时间内,于直径大于大约80微米(ym) 的基板210中形成大约95, 000个孔洞。在一实施例中,于操作期间,该运输带215的速度 可为大概140mm/s至大约180mm/s之间,像是大约160mm/s,以在该等基板于Y方向中于该 运输带215上于该光学装置235A下方通过时,在该等基板210上于X方向(图2A)中于实 质线性的行R中形成多个孔洞147。在X方向中形成该等孔洞147的多个行,以在需要的 间距形成多个孔洞147的多个列C。在一实施例中,该等孔洞147可在该基板210上形成 的图案中,于行R方向中与列C方向中具有大约500ym的间距。这提供一种增强的产量, 以及在更大的尺寸精确性下形成更大、更清洁的多个孔洞147,远远超越传统的激光钻除设 备。在另一实施例中,可以在该多个行R中(于图12B中显示一实例)形成刻线阵列。刻 线图案可以包含直径大约40ym的多个孔洞147 (其可以等于该刻线宽度),该等孔洞可重 迭大约20%,并包含大约0. 7mm至大约I. 3mm的间距。
[0039] 该激光源242根据所模拟的光子放射,放射光线或电磁辐射255穿过光学增幅处 理。在某些实施例中,该放射电磁辐射255具有高度的空间与时间相干性。在一方面中,该 激光源242放射光线或电磁辐射255的连续或脉冲波,并被引导至该光学系统与可移动多 面镜250,该光学系统包含射束扩张器244、射束整型器246、选择性的射束扩张器/聚焦器 248。在一实施例中,该激光源242产生大约为1飞秒(fs)至大约1. 5微秒(ys)的脉冲 宽度,具有从每脉冲总能量大约为10微焦耳(yj/pulse)至每脉冲6毫焦耳(mj/pulse) 的脉冲。在某些配置中,可通过向该激光源242提供外部触发信号的方式控制该电磁辐射 255该等脉冲的脉冲宽度与频率,该外部触发信号则由该控制器290以需要的频率提供。该 激光脉冲的重复率可介于大约15千赫和大约5百万赫之间。该激光源242可为电磁辐射 源,像是铷-雅各激光(NchYag)、掺钕钒酸钇激光(NchYVO4)、晶态碟、光纤二极管与其他类 似福射放射源,而能以大约255纳米(nm)与大约1064nm之间的波长,提供并放射连续或脉 冲辐射射束。在另一实施例中,该激光源242包含多重激光二极管,每一个激光二极管都以 相同波长产生均匀及空间相干的光线。该激光源242的整体平均功率可为高达大约50瓦 (W)0
[0040] 在该射束扩张器244处接收从该激光源242放射的电磁辐射255脉冲,该脉冲具 有像是大约I. 5mm至大约2. 5mm的第一直径。该射束扩张器244增加该电磁辐射255的直 径为第二直径,像是大约4mm至大约6mm之间。接着传送该电磁福射255的脉冲至该射束 整型器246,进行射束形状的调整,这将于以下针对图3至图5进一步叙述。从该射束整型 器246传送该电磁辐射255脉冲至该射束扩张器/聚焦器248,该射束扩张器/聚焦器248 用以将该电磁辐射255脉冲的直径调整成为所需的第三直径,像是大约2mm至大约3mm之 间。接着该射束扩张器/聚焦器248传送该电磁福射255脉冲至该可移动多面镜250,该可 移动多面镜250反射该电磁辐射255脉冲通过一聚焦透镜252至该基板210上。在某些具 体实施例中,并不使用该射束扩张器/聚焦器248,而该电磁辐射255脉冲则直接传送至该 可移动多面镜250。
[0041] 该可移动多面镜250反射该电磁福射255脉冲通过该聚焦透镜252并至该基板 210的表面上,该聚焦透镜252为该光学装置235A的该光学系统的部分,该基板则于该扫描 腔室235B中于该运输带215上于Y方向中连续移动(图2A)。因此,于该基板210上的孔 洞形成过程期间,不需要停止/启动该运输带215,而能增加产量。该可移动多面镜250为 具有多个反射切面的镜体,像是具有介于大约10及18之间的反射切面数量,其经布置为在 相对于该多面镜250的旋转轴251方向中(于图2B中进入该页面的X方向),使每一反射 切面253相对于另一反射切面253都呈现一角度。该可移动多面镜250该等反射切面253 的每一个反射切面253的角度,在由致动器254关于该旋转轴251转动该可移动多面镜250 时,都使该电磁辐射255于跨及该基板210该表面的方向(图2A的X方向)中进行扫描。 该致动器254则用于控制该可移动多面镜250的转动速度为所需速度,像是大约每分钟转 数(rpm)为100至大约10,OOOrpm的速度,最大可为大约16,OOOrpm。该转动速度可为了 在该基板210上产生图案P(图2C中图示一实例)而改变,而在该基板210上产生该图案 P(于图2C中图示)的钻除处理期间,该转动速度可为固定。
[0042] 例如
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