专利名称：大幅面激光标刻太阳能电池的装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种大幅面激光标刻系统在非晶硅薄膜太阳能电池制造中 的应用，确切的说属于非晶硅薄膜太阳能电池制造技术领域。背暈技求目前，激光标刻技术已广泛的应用在非晶硅薄膜太阳能电池生产中，激光 标刻系统所采用的加工技术大概分为以下类型~类是固定激光输出标刻头， 把待加工的非晶硅太阳能电池片(以下简称基片)放置在X-Y交联丝杆系统载物-i::作平台上，通过x-Y交联丝杆系统的移动，完成在基片上的图形标刻。第二种类型，是将激光输出标刻头周定在分开的X-Y丝杆系统的X丝杆上，载物 工作平台固定在分开的X-Y丝杆系统的Y丝杆上，通过X、 Y丝杆系统的联动，完成在基片上的图形标刻。以上所说的两种激光加工类型，其中传统技术存在的不足表现在以下方面，是只能刻直线和简争的曲线图形，无法完成复杂图 形的标刻；再则标刻速度慢，线速度一般在30m/min以内。中国专利号.ZL 8^09264《一种导电图形的制备方法》公开的是采用激光划线在钠钙玻璃基底 上产生图形，可运用于液晶装置。使玻璃基底上形成的一层ITO膜.的一些部分 通过激光脉冲照射而被除去。专利号ZL2004200578 10.2《激光自动切割机的 运伃装置》涉及一种于满足在船舶制造流程中放样用的激光切割机。专利号ZL 200420 1 2 1 870 . 6《激光自动切割机的运行装置》所涉及的是激光.自动切割机， 为了克服在高速度运动时所造成的结构振动较小.使激光束输出稳定，在大行 程激光切割的环境下进行高速、精密加工，分別使用了不同的两个工作台.就 整体绪构而宫，相对来说较复杂.与此不同的是，本实闲新型激光标刻的非晶硅薄膜太阳能电池f可以简 薄膜电池或电池)属于太阳能电池第二代产品。目前，由于制造出来的薄膜电 池幅面越来越大，而先前激光标刻的薄膜电池产品，基本是由直线构成的简单 图形，用现有技术还不能解决大幅面薄膜电池的图形及特殊图形的标刻。 鯛麵赠本实用新型目的之一，是克服上述现有技术的中所存在的问题，利用激光 舞镜扫描技术和专用标刻软件，大幅面标刻非晶硅薄膜电池，以提高规模化生 产中激光标刻的速度和精度，提高生产效率，降低成本。另'个目的是，激光标刻加工内部结构复杂的异形非晶硅太阳能电池，以 满足对薄騰电池的特殊图形以及外形和内部结构的需要。还有一个目的是利用大幅面激光标刻，实现在基片内的任一位置打标，标 刻文字和图案。本实用新型以下所说的待刻基片是非晶硅薄膜太阳能电池或简称基片。 本实用新型的任务是通过以下技术解决方案来实现的由电脑控制激光发 生器和载物工作台，.包括工作电源，冷却系统，用激光标刻电池基片的方法， 其特征在于电脑程序控制幅面为400ram-600mm的激光振镜扫描系统，X-Y轴 载物平台，将待刻的基片分别以X、Y轴向等分成tiXm相邻的(400mm 600mrn) X ('400mtn 600mm)标刻区域或称单元；由激光振镜扫描系统，依次对各标刻 区域导入图形进行激光标刻，使各相邻标刻区域的交界处有良好衔接，使基片 成有机总体，当pm等于l时(n和m是自然数)，载物平台停lb工作。解决方案是:激光振镜扫描系统装在固定架Z轴悬臂上，由程序控制X、 Y 轴载物平台，沿X或Y丝杆轴向移动一个标刻区域宽度，激光振镜扫描系统启 动，激光在棊片的标刻区域内标刻；直至标刻完成nX加个标刻区域。以下所说 的大幅面激光标刻，均指激光振镜扫描系统。由本实用新型大幅面激光标刻方得到的电池产品，对于大幅面基片标刻的技术解决方案是激光振镜扫描系统的标刻范围设定为500mmX500mm，待标刻 基片幅面为1000咖X2000mmm，面积为500mmX500imn， n=4, m=2, 8等分标刻 区域，将基片放置在X-Y轴交联平台上，启动激光振镜扫描系统，进行多幅面 标刻。小幅面及特殊形状的基片激光标刻解决方案是激光振镜扫描系统的标刻 范围设定为360mmX410咖，待标刻的基片幅面为355.6mmX406. 4咖，n=m=l只 有一个标刻区域，将基片放置在X或Y轴平台上，启动激光振镜扫描系统，采 用单幅面标刻。前电极图形基片复合透明导膜面朝上，导入电池前电极标刻图形，启动 大幅面红外光激光标刻系统，进行标刻，除去复合透明导电膜，复合膜可以是 ZnO或Sn02，前电极相邻区域图形间绝缘隔离线宽度为0.1《4mm，绝缘电阻 大于2MQ;非晶硅图形基片非晶硅层膜面朝下，导入非晶硅标刻图形，启动大幅面 绿激光标刻系统，非晶硅图形和前电极图形隔离线边缘间距是0.1 0.3mm;透明视窗制作可焊电极的基片膜面朝上，导入电池透明视窗标刻图形，启动大幅面红外光激光标刻系统，激光波长1064nm，功率30-50瓦，声光频率 15-35KHz。本实用新型产生的积极效果是，激光标刻电池，采用幅面为400mm-600mm 激光振镜扫描系统，髙速标刻大幅面薄膜电池，最大线速度达400m/min，熊标 刻复杂图形；采用激光标刻定位坐点时，X-Y交联平台处于暂停状态。X或Y轴
丝只是推进m.或n标刻区域的单向位移，机械平台重量及运行速度不影响微小标刻路径的精度。腿,1、是本实用新型工作原連示意图。
图1-1、是本实甩新型大幅面薄膜电池基片分区示意图。,2、是本实用新型的单元电池背面示意图。闺3、是图2中A-A剖面图。图4、是本实用新型前电极7平面示意图。图5、是本实用新型非晶硅层8平面示意图。图6、是本实用新型背电极9平面示意图。图7、晕本实用新的实施例图。示意幅面为1000mmX2000mmX3卿单元电 池间距为lOmra的非晶硅太阳能电池板激光标刻线。见图2、 3、 4、 5、 6是用本实用新型标刻的电池产品，玻璃基片l、引出电极 点2、字符3、切割线4、背漆5、透明视窗6、前电极7、非晶硅8、背电极9。图7，其中前电极标刻隔离线r、前电极标刻区域2'、非晶硅标刻线3'，铝背电极标刻隔离线4'。闺1，方框示出本实用新型大幅面激光标刻系统由激光发生器、激光振镜扫描工 作系统、X-Y轴交联载物平台(或X-Y丝杆交联及伺服电极系统)、电脑控制系 邻。其中虚线表示非接触式激光标刻。见l-l，是基片标刻分区域图，按X、Y轴向等分成nXm相邻的(400mm 600咖)X (400mm 600ram)标刻区域简称区域。工作原瑪，由4Q0mm 600mm 幅面的激光振镜扫描标刻系统从图1-1中的第1号标刻区开始标刻，第1号标刻
区标刻完后，由标刻程序控制X-Y丝杆及伺服电机系统把基片沿X丝杆轴向移. 动一个标刻区域宽度，把基片上第2号标刻区送到激光振镜扫描标刻系统标刻 区域内，由标刻程序控制激光振镜扫搐系统开始对图中第2号标刻区进行标刻， 并控制第2号标刻区所标刻的图形和第1号标刻区所标刻的图形在X丝杆轴向 相邻区域交界处，形成良好的衔接，以此类推，当图1中第ri号标刻区标多j究 成辟，由标刻程序控制^-Y交联丝杆及伺服电机系统把基片沿Y丝杆轴向移动 一个标刻区域宽度，把基片上第(n+l)号标刻区送到激光振镜扫描标刻系统标 刻匿域内，由标刻程序控制激光振镜扫描标刻系统开始对图1-1中第(n+l)号 标刻区进行标刻，并由桥刻程序控制，第(n+l)号标刻区所标刻的图形和第n 号棒刻区所标刻的國形在Y丝杆轴向相邻区域交界处，形成良好的衔接。以ft 类推，当图1-1中第m或n号标刻区域标刻完成后，各标刻区域的标刻图形在 相邻区域交界处都形成良好的衔接，这样-来，标刻好的基片就形成了一个总 体.9在非晶硅薄膜太阳能电池生产中，应用大幅面激光振镜扫描标刻系统，具 有标划速度快，最大线速度400m/min，是传统激光标刻速度的5-15倍。生产效 率高，设备结构简单、体积小，精度高等特点。有效地提高了非晶硅薄膜太阳 能.电池受光面的有效面积，提高了非晶碌薄膜太阳能电池的光电转换效率。此 外，承可利用大幅面激光振镜扫描标刻系统，在基片上标刻复杂图形，在華片 上可文字打标。可实现内部结构复杂的异形非晶硅薄膜太阳能电池的大规模生 产，满艰如太阳能手表行业对非晶硅薄膜太阳能电池外形和内部结构的特沐要 求，.柘广了非晶硅薄膜太阳能电池的应用领域。
具体实施方式
例1,实施例图2-3，在尺寸为355.6咖X406.4咖X0.7咖基片上，激光振 镜扫描系统标刻外形为正八边形中间带有圆形透明视窗的环形非晶硅薄膜太阳 能电池前电极图形制作将尺寸为355.6咖X406. 4mmX0. 7咖的ITO、 ZnO或Sn02 透明导电膜玻璃膜面朝上放置到图1-1中第1号标刻区域内，启动大幅面红外光 激光标刻系统，导入电池前电极标刻图形，并把激光振镜扫描系统标刻范围设 定为360mmX410mm，采用单幅面标刻的方式，把衬底上的连续导电膜刻蚀成要 求形状和尺寸的独立小块，如图4中所示前电极图形7。红外光激光波长为 1064nm，激光功率为30~50瓦，激光声光频率为15 35KHz，前电极相邻图形 间绝缘隔离线宽度为0.1~0.4mm,绝缘电阻大于2MQ;激光标刻非晶硅将已镀好非晶硅光电转换层的基片膜面朝下放置到图1 中第l号标刻区域内，启动大幅面绿激光标刻系统，导入电池非晶硅标刻图形， 并把激光振镜扫描系统标刻范围设定为360mmX410mm,采用单幅面标刻的方 式，在已沉积非晶硅的衬底上前电极图形区域内相应位置，按设计图形要求， 标刻非晶硅膜层，露出前电极引出图形。使非晶硅图形和前电极图形隔离线边 缘间距为0.1M).3mm。设备采用大幅面绿光激光标刻系统，激光波长为532nm， 撖光功率为10~30瓦，激光声光频率为5-25KHz;透明视窗制作将已制作好可焊电极的基片膜面朝上放置到图1中第1号 标刻区域内，启动大幅面红外光激光标刻系统，导入电池透明视窗标刻图形， 并把激光振镜扫描系统标刻范围设定为360mmX410mm，采用单幅面标刻的方 式，把电池内部按设计需要做成透明视窗区域的棕色非晶硅层刻除，制作出透 明视窗，见图2中6所示的白色部分。大幅面红外光激光标刻系统，波长为 1064nm,功率为30~50瓦，激光声光频率为15 35KHz; 完成。实例2，实施例图，见图1和图7同上，m=4， n=2，生产单元电池间距为 10mm外形尺寸为1000mmX2000咖X3. 0咖的非晶硅薄膜太阳能电池板。前电极图形制作将尺寸为1000mmX2000咖X3.0咖的复合透明导电膜玻 璃膜面朝上，放置到X-Y轴载物工作平台上，启动大幅面红外光激光标刻系统， 导入电池前电极标刻图形，并把激光振镜扫描系统标刻范围设定为500mmX 500mm，将1000咖X2000咖X3.0咖的待标刻基片等分为8个500mmX500mm的 标刻区域，采用多幅面标刻的方式，在基片衬底连续导电膜上标刻出100条平 行于长边的间距为10mm的绝缘隔离线，参见图7中r所示部分。这样一来， 衬底上的连续导电膜就被刻蚀分割成100条平行于长边的间距为10mm的矩形 独立块，如图7中2'所示的部分，即前电极图形。用大幅面红外光激光标刻 系统，激光波长为1064nm，激光功率为30~50瓦，激光声光频率为15 35KHz， 前电极相邻图形间绝缘隔离线宽度为0.1~0.4mm,绝缘电阻大于2MQ ; 激光标刻非晶硅将已镀好非晶硅光电转换层的基片膜面朝下放置到X-Y轴交 联载物平台上，启动大幅面绿激光标刻系统，导入电池非晶硅标刻图形，并把 激光振镜扫描系统标刻范围设定为500mmX500咖，将1000mmX2000mmX3. 0咖 的待标刻基片等分为8个500mmX500mm的标刻区域，采用多幅面标刻的方式， 在已沉积非晶硅的衬底上前电极图形区域内相应位置，按设计要求图形刻除非 晶硅层，把衬底上的连续非晶硅膜刻蚀出100条平行于长边的间距为10mm的 标刻线，露出前电极引出图形，如图7中3所示的阴影部分，标刻非晶硅的标刻线和前电极图形隔离线边缘间距为0.1~0.3mm。设备采用大幅面绿光激光标刻 系统，激光波长为532nm,激光功率为10~30瓦，激光声光频率为5-25KHz;铝背电极制作采用真空蒸发镀铝或磁控溅射镀铝技术，在非晶硅层表面均 匀地镀上一层铝膜背电极。将已镀好铝层的基片膜面朝下放置到X-Y轴交联载 物平台上，启动大幅面绿激光标刻系统，导入电池铝背电极标刻图形，并把激 光振镜扫描系统标刻范围设定为500mmX500咖，将1000mmX2000咖X3.0咖 的待标刻基片等分为8个500mmX500咖的标刻区域，采用多幅面标刻的方式， 在衬底上前电极图形区域内相应位置，按设计要求图形刻除铝层，把衬底上的 连续铝膜刻蚀出100条平行于长边的间距为10mm的标刻线，形成铝背电极的 隔离线4'，如图7中所示的4'部分，刻除铝膜的标刻线和非晶硅标刻线边缘 间距为0.1~0.3mm。设备采用大幅面绿光激光标刻系统，激光波长为532nm,激 光功率为10~30瓦，激光声光频率为5-25KHz。
权利要求1、 -种大幅面激光标刻太阳能电池的装置，由电脑控制激光发生器和载物工作台，包括工作电源，冷却系统，其特征还包括电脑程序控制幅面为400mm 600mm激光振镜扫描系统；由电脑控制系统控制X-Y轴交联载物平台，在该平 台上放置有待标刻的基片，所说基片的标刻区域是以X、 Y轴向相邻的nXm个 等份，该标刻区域范围为400mm 600mmX400mm 600mm。
2、 根据权利要求1所述的大幅面激光标刻太阳能电池的装置，其特征在于 所说激光振镜扫描系统装在固定架Z轴悬臂上。
3、 根据权利要求l所述的大幅面激光标刻太阳能电池的装置，其特征在于 所说的X-Y轴交联平台上的基片幅面为1000ramX2000mmm，振镜头标刻范围 设定为500mmX500mm，其中n=4， m=2，标刻区域为8等份。
4、 根据权利要求l所述的大幅面激光标刻太阳能电池的装置，其特征是所 说待标刻的基片是非晶硅薄膜太阳能电池，激光振镜扫描系统幅面为400mm 600mm。
5、 根据权利要求1或4所述的大幅面激光标刻太阳能电池的装置，其特征 在于所说基片的标刻区域是非晶硅薄膜太阳能电池的前电极图形。
6、 根据权利要求5所述的大幅面激光标刻太阳能电池的装置，其特征在于 所说的非晶硅薄膜太阳能电池的前电极图形，该电极相邻图形间绝缘隔离线宽 度为0.1~0.4mm，绝缘电阻大于2MQ。
7、 根据权利要求4所述的大幅面激光标刻太阳能电池的装置，其特在于所 说待标刻的非晶硅薄膜太阳能电池是刻除非晶硅薄膜层，非晶硅图形和前电极 图形隔离线边缘间距为0.1^0.3mm。
专利摘要本实用新型公开了一种大幅面激光标刻太阳能电池的装置，属于非晶硅薄膜太阳能电池制造技术领域。所述大幅面激光标刻太阳能电池的装置，由电脑控制激光发生器和载物工作台，包括工作电源，冷却系统，其特征还包括电脑程序控制幅面为400mm-600mm激光振镜扫描系统；由电脑控制系统控制X-Y轴交联载物平台，在该平台上放置有待标刻的基片，所说基片的标刻区域是以X、Y轴向相邻的n×m个等份，该标刻区域范围为400mm～600mm×400mm～600mm。本实用新型不仅能标刻复杂图形，还提高了非晶硅薄膜太阳能电池产品的标刻速度和精度，生产效率高，成本低。
文档编号H01L31/18GK201038180SQ200620144550
公开日2008年3月19日 申请日期2006年12月31日 优先权日2006年12月31日
发明者毅 李, 李全相 申请人:毅 李