一种用于在可变尺寸基板上制作光伏组件的方法和系统与流程

本发明涉及用于在可变尺寸的基板上制造光伏组件的方法和系统。更具体地，本发明涉及用于建筑一体化光伏(bipv)应用的可变尺寸基板上制造光伏组件的方法和系统，例如，pv集成的窗口或光伏一体化玻璃。

背景技术：

随着太阳能的发展，建筑一体化光伏(bipv)已成为增长最快的行业之一。bipv光伏包括光伏材料，用于代替传统建筑外墙结构部分的常规材料，例如屋顶，天窗或外墙。将bipv光伏纳入基础设施为建筑物提供了额外的能源，有利地补充并最终提供其所有能量需求。这对于无法使用可用电网的远程建筑尤其重要，例如海上基础设施。

在这方面，重要的是使bipv光伏组件可以定制尺寸，以适应每个基础设施的设计和需求。bipv光伏技术的最新进展使得光伏(pv)能够结合到透明基板诸如玻璃上，为将pv光伏引入普遍存在的建筑构件诸如窗户铺平了道路。与目前可用的太阳能电池板相比，这些窗户(也称为太阳能窗户)具有安装空间和成本最小化的优点。然而，太阳能窗户通常受到标准尺寸的限制,例如，当前的行业标准是65“×40”(即约1.65米×1.02米),当前制造标准的这种限制意味着为了个人需要这些pv光伏玻璃面板必须首先在标准尺寸上制造后，再重新调整至定制的设计和尺寸。结果，在这种bipv光伏的生产过程中经常发生不必要的时间，能量和材料的浪费。

为了克服这个限制，本发明的实施例公开了一种用于在可变尺寸和形状基板上生产pv光伏组件的方法和系统，其旨在满足大规模的低或净零能量bipv光伏建筑结构的需求。此外，本发明实施例的bipv光伏具有增加产量和降低制造成本的制造优点，这对于推动bipv光伏成为广泛的商品是至关重要的。

此外，结合附图和本公开的背景技术，从随后的详细描述和所附权利要求中，其他期望的特征和特性将变得显而易见。

技术实现要素：

根据本发明的第一方面，描述了一种用于制造太阳能装置的自动化系统，该自动化系统包括自动化控制系统的计算机，用于制造太阳能装置；直接连接到计算机操作的基板吊架，基板吊架被配置成能夹住在太阳能制造真空腔室内的基板玻璃；操作上连接到计算机的真空腔室，真空腔室包括至少一个可操作且连接到计算机的加热元件，用于将真空腔室中的基板的至少一侧均匀加热到预定温度；涂覆头组件和沉积腔室，用于将光伏材料蒸汽均匀地沉积在均匀加热的基板的至少一侧上。涂覆头组件包括连接到计算机的蒸发室，用于升华光伏材料以形成光伏材料蒸汽；膨胀室与蒸发室流动耦合，用于接收光伏材料蒸汽。计算机被配置为控制至少一个加热元件和确定加热速率以用于将基板的至少一侧均匀加热到预定基板温度；也被配置为控制蒸发室和确定光伏材料的升华速率，以确定要形成的光伏材料蒸气的量；并且配置成控制基板吊架的速度，以便确定基板相对于膨胀室的位置。并回应光伏材料的升华速率，这样使得光伏材料蒸汽均匀地沉积在基板的至少一侧的预定部分上。

优选地，自动控制系统还包括至少一个泵，所述至少一个泵可操作地连接到真空腔室，并由计算机控制，以将真空腔室的压强设定到预定压强。

优选地，所述计算机还被配置为控制至少一个位在泵和真空腔室之间的至少一个节流阀，在电脑的控制下，所述至少一个节流阀被配置成一起控制所述真空腔室中的预定压强。

优选地，膨胀室包括至少一个狭缝，至少一个狭缝被配置成将膨胀室联接到蒸发室，使得膨胀室可以从蒸发室接收光伏材料蒸汽。

优选地，计算机还被配置成由确定蒸发室的预定室温和蒸发室中的光伏材料的流速来回应光伏材料的升华速率。

优选地，蒸发室的预定室温度范围为1000℃至1300℃。

优选地，预定压强的范围为3至5托。

优选地，基板吊架包括基板夹子，基板吊架夹子被配置为将基板保持在原来位置。

优选地，该膨胀室包括至少一个开口，该开口面向朝向基板的至少一侧方向，该至少一个开口被配置为将光伏材料蒸汽均匀地沉积在已均匀加热的玻璃基板至少一侧上。

优选地，沉积腔室还包括至少一个闸门，闸门由计算机控制，并被配置成在基板的至少一侧上沉积光伏材料蒸汽期间，隔离沉积腔室。

优选地，预定基板温度的范围为550℃至610℃。

优选地，基板包括玻璃。

优选地，光伏材料包括碲化镉或硫化镉中的一种或多种。

优选地，至少一个加热元件被配置为通过红外辐射加热基板。

优选地，基板的面积最大为1.2米×2.6米。

附图说明

在整个单独的视图中，其中相同的附图标记指代表相同或功能相似的元件，并且与下面的详细描述一起包含在说明书中并形成说明书的一部分，用于通过示例的方式说明各种实施例。並解释了根据本实施例的各种原理和优点。

图1描绘了根据本实施例的用于在玻璃基板上制造光伏组件的系统框图。

图2描绘了真空腔室的框图，该真空腔室是根据本实施例如图1所示在玻璃基板上制造光伏组件系统的一部分。

图3描绘了沉积腔室的框图，该沉积腔室是图2中所示的真空腔室的一部分，包括涂覆头组件，根据本实施例该涂覆头组件包括蒸发室和膨胀室。

图4描绘了模组装配线的框图，该装配线是根据本实施例如图1所示用于在玻璃基板上制造光伏组件系统的一部分。

图5描绘了根据本实施例的用于在玻璃基板上制造光伏组件的方法的流程图。

图6描绘了根据本实施方案的图2的真空腔室中的涂覆过程的流程图。

图7描绘了根据本实施方案的图6的涂覆方法的流程图。

图8描绘了根据本实施方案的图6的涂覆方法的另一流程图。

图9描绘了根据本实施例显示不同基材尺寸(例如60cm×120cm和80cm×160cm)的相对材料，加工和总成本(材料和加工)的图表，以每片模组成本和每瓦特成本表示。

技术人员将理解，附图中的元件是为了简单和清楚而示出的，并且不一定按比例描绘。例如，为帮助及改进对本实施例的理解，框图中的一些元件的尺寸或流程图或流程图中的步骤可能相对于其他元件被夸大。

具体实施方式

在本申请中，除非另有说明，否则术语“包括”，“包含”及其语法变体旨在表示“开放”或“包含”语言，使得它们包括所列举的元素但也允许包含附加的，非明确引用的元素。

以下详细描述本质上仅是示例性的，并不意图限制本发明或本发明的应用和用途。此外，无意受到在本发明的前述背景技术或以下详细描述中呈现的任何理论的约束。优选实施例的目的是公开一种用于在可变尺寸的基板上制造光伏组件的方法和系统。根据本实施例的方法有效地实现了用于建筑一体化光伏(bipv)应用的在可变尺寸基板上制造光伏组件的方法和系统。优选地，用于建筑一体化光伏组件的基板上制造光伏组件的方法和系统允许处理大面积的可变尺寸的基板，例如，异形的单个大块或多个较小的基板。通过这种方式，可以制造具有合适形状和尺寸的定制bipv光伏，用于每个定制设计和需求的基础设施。优选地，用于在基板上制造建筑一体化光伏组件的方法和系统同时也集成在完整的建筑制造组装线中，这样该生产线能够从原始玻璃输入一直到完成生产任何所需配置和尺寸的完整商业太阳能窗，形成一体化产品。在本实施例中，用于在基板上制造建筑一体化光伏组件的系统能够以高生产率和单个步骤将薄膜涂覆施加到任何形状或尺寸的基板的总面积上。优选地，制造组装线是定制设计的，用于生产完整的玻璃制品而无需额外的工艺步骤。优选地，该系统以及制造组装线可以提供不同厚度的可变尺寸和形状及高速和高产量的pv光伏板，供组装到用于bipv应用的太阳能窗户中。

此外，根据本实施例的方法和系统使得能够交替地沉积期望的pv材料，从而在定制的bipv光伏上形成期望的图案，包括不透明和透明区域。在实施方案中，这些不透明和透明区域的涂覆可以在单一步操作中就地在单个基板上制备完成。在本实施例中，该方法和系统还可以应用于具有反射红外(ir)和紫外(uv)辐射能力的低辐射率(lowe)玻璃基板。在其外部变热时这些lowe玻璃基板制成的窗户通过反射来自太阳的红外辐射，有效地保持建筑物内部冷却；在外部冷却时通过捕获内部的红外辐射，保持室内温暖。此外，这些能够反射紫外线辐射的窗户还有助于保护内部家具免受直射阳光下造成的褪色或漂白。

此外，本发明的目的是混合两个看似不同的行业，即商业玻璃制造业和太阳能制造业。迄今为止，太阳能制造业一直专注于建立电网供电阵列，用标准化的模组尺寸；而玻璃制造商生产的玻璃基板是由工程承包商和建筑师设计的。因此，本发明的目的是发明一种能够将两者结合用于制造bipv光伏产品的方法和系统。

参见图1。具体实施方式参考图1，描绘了根据本实施例的用于在玻璃基板上制造光伏组件的系统100的框图。在本实施例中，系统100包括基板吊架102，包括真空负载锁定腔室104，真空腔室106，出口负载锁定腔室108和泵110，以及模组装配线112.整个系统100也可以在操作上连接到计算机114，为用户提供各种过程参数的精确控制。因此，计算机114提供系统100的自动控制，用于在玻璃基板上制造太阳能装置，例如在玻璃基片上的光伏装置。在本实施例中，该系统100是完全自动化的，使得一旦这些原材料诸如未加工的玻璃基板被装载到基板吊架102上并且以灵活且成本有效的方式在整个系统100中传送，可以制成bipv光伏产品。在本实施例中，基板吊架102可操作地耦合到计算机114，基板吊架被配置为夹住在制造太阳能装置的玻璃基板。在本实施例中，真空负载锁定腔室104，真空腔室106和出口负载锁定腔室108可操作地连接到泵110.优选地，泵110被配置成在真空负载锁定腔室104，真空腔室106和出口负载锁定腔室108中分别设定压强。优选地，泵110由计算机控制，以设定真空腔室106中的制程腔室压强并保持在预定压强。优选地，真空腔室106中的压强被设定为3至5托的预定压强。优选地，制程腔室压强由压强传感器控制，压强传感器向比例控制器提供反馈，该比例控制器调节通向泵110的节流阀。优选地，比例控制器由计算机114控制。在本实施例中，泵110可包括一个以上的泵。在本实施例中，计算机114控制至少一个位在泵110和真空腔室106之间的节流阀，且其中至少一个节流阀和至少一个在计算机114控制的泵110共同协同地控制真空腔室106中的预定压强。优选地，真空腔室106中的任何背景正常泄漏可以通过该反馈机构来调节，在本实施例中，真空腔室106被设计成使得其腔室能够加热和涂覆，在该本实施例中，真空腔室106中的任何背景正常泄漏都在计算机114的控制下。在本实施例中，恒速传送输送机与真空腔室106协同工作，以便将基板传送到真空腔室106的适当部分以进行不同的处理。在本实施例中，恒速传送输送机能够输送已承载玻璃基板或随机尺寸和形状的其他材料的装载吊架102。在本实施例中，通过将基板呈现在真空腔室106的加热和涂覆区域中的适当流程可以同时批量处理这些不同材料的基板，在本实施例中，基板吊架102是包括用于夹住不同基板的机构。在本实施例中，基板吊架102被配置为在处理期间夹住基板。在本实施例中，基板吊架102由延伸在整个真空腔室中的链驱动器驱动。在本实施例中，基板吊架102被设计成使得在真空腔室106外部的装载过程期间，基板吊架102的夹子或固定装置可以容易地放置不同形状和尺寸的所需基板。在本实施例中，这些基板夹子或固定装置有助于固定基板在整个制造过程中将它们保持在适当位置。优选地，薄膜涂覆系统的出口加载锁定腔室108可操作地连接到模组装配线112用于将已涂覆光伏材料的基板加工成bipv成品，以完成整个制造过程。优选地，这些成品bipv产品处于准备安装的状态。

参见图2是真空腔室106的框图200，它是用于在基板上制造光伏组件的系统的一部分，如图2所示。描绘了包括涂覆头组件202；沉积腔室204和加热腔室206。优选地，真空腔室106是单个大型多区真空腔室。优选地，真空腔室106设计成完成制造完整半导体产品的所有任务。在本实施例中，真空腔室106被设计为包括至少一个加热腔室206和至少一个沉积腔室204.在本实施例中，真空腔室可包括一个以上的沉积腔室204，其中每个沉积腔室被配置成可在基板的至少一侧上均匀地沉积至少一种类型的光伏材料蒸汽。优选地，沉积腔室被配置成当基板的至少一侧被均匀地加热到所需温度时，在基板的至少一侧上均匀地沉积至少一种类型的光伏材料蒸汽。在本实施例中，沉积腔室204通过闸门连接到加热腔室206，其中闸门由计算机208控制并且被配置成划分各个腔室，使得例如当闸门关闭时，沉积腔室204和加热腔室206暂时分离。在本实施例中，一个以上的沉积腔室也可以以相同的方式与至少一个闸门连接，其中至少一个闸门配置成将沉积腔室分离，例如当闸门关闭时，第一沉积腔室和第二沉积腔室暂时分离。本实施例中，在光伏材料蒸汽沉积在基板的至少一侧上的过程中由计算机控制的至少一个闸门因此被配置成隔离沉积腔室。在本实施例中，至少一个沉积腔室204内包括至少一个涂覆头组件202.在本实施例中，在同一沉积腔室204中多于一个涂覆头组件202来分配相同光伏材料。在本实施例中，至少一个涂覆头组件202被配置为将光伏材料升华并沉积到基板的至少一个表面上。在本实施例中，每个涂覆头组件202被配置成只沉积一种类型的光伏材料(例如，p型或n型光伏材料)，以防止不同类型的光伏材料的交叉污染。在本实施例中，加热腔室206包括至少一个加热元件，用以加热玻璃基板。在本实施例中，加热腔室206的至少一个加热元件被配置为将基板的至少一侧均匀加热到550℃至610℃的预定基板温度。在本实施例中，连接到至少一个加热元件中的加热器的加热控制设定为550℃至750℃的温度。优选地，加热腔室206中的至少一个加热元件完美地耦合以仅加热玻璃基板而不加热周围环境。优选地，在加热腔室206中基板的至少一侧是通过红外辐射均匀加热。优选地，真空腔室106也是计算机化的并且是完全自动化的，使得它与基板吊架102和输送机能协同工作，以便具有跟踪基板吊架102的精确位置及激活光伏材料进料到涂覆头组件202的能力。以便控制光伏材料蒸汽量沉积在需要光伏材料涂覆的基板的选定部分上。优选地，通过对于和涂覆头组件202有关及存在的光伏材料蒸汽的离散控制及相对于基板位置来实现光伏材料蒸汽在基板的选定部分上的沉积。优选地，这种高精度的图案化通过基板吊架102的高速伺服位置控制，光伏材料进料，载气压强，载气流速和真空腔室106中的背景压强来实现。优选地，所有这些参数由计算机208中安装的定制软件协调，可操作地连接到真空腔室106。在本实施例中，计算机208还可以连接到计算机114，使得计算机可以协同工作以操作薄膜涂覆系统100中的过程。

参见图3是沉积腔室204的方框图300，参照图2中所示的真空腔室106的一部分。包括涂覆头组件202，其中包括蒸发室302和根据本实施例的膨胀室304。在本实施例中，涂覆头组件202能够在接近瞬间产生和停止蒸汽。这是通过对在蒸发室302中的光伏材料进料，载气控制和压强释放的定制设计和方法来实现。在本实施例中，蒸发室302流体耦合到膨胀室304.在本实施例中，蒸发室302是配置成将光伏材料(例如碲化镉和硫化镉)升华成光伏材料蒸汽，然后使光伏材料蒸汽通过陶瓷熔块(未示出)以去除任何未蒸发的材料，然后将光伏材料蒸汽输送到膨胀室304。优选地，包括设定蒸发室302的预定室温和/或确定在蒸发室302中升华的光伏材料的量决定待形成的光伏材料蒸气的量。在本实施例中，要形成的光伏材料蒸气的量可以由设定的蒸发室302的室温和/或由计算机208设定蒸发室302中升华的光伏材料的量来确定。计算机208还被配置成设定蒸发室的预定室温和蒸发室中和升华速率有关的光伏材料流量。在实施方案中，蒸发室的预定室温度范围为1000℃至1300℃。优选地，蒸发室的预定室温度范围为1050℃至1250℃。在本实施例中，在蒸发室302中升华的光伏材料的量是由商业上可获得的用于等离子体或粉末涂料应用，但是经过改进/定制用于真空使用的粉末进料器(未示出)提供，在实施方案中，改进粉末进料器包括用于提取预定体积的光伏材料的部件。在本实施例中，还向蒸发室302提供载气供应。在本实施例中，光伏材料和载气都可以通过沉积腔室204或真空腔室106外部的装置供给到蒸发室302中。在本实施例中，光伏材料可以是任何合适的n型或p型半导体材料。在本实施例中，膨胀室304是具有至少一个狭缝308和至少一个开口310的盒子，被加热到非常高的温度，并且允许光伏材料蒸汽在长距离上均匀地散开。在本实施例中，至少一个狭缝308构造成为将膨胀室304流体耦接到蒸发室302，使得膨胀室304可以从蒸发室302接收光伏材料蒸汽。优选地，至少一个开口310面对在朝向基板的至少一侧的方向上，所述至少一个开口被配置为当基板306(在腔室204内)移入和移出时将光伏材料蒸汽均匀地沉积在均匀加热的至少一侧的基板306上。在这沉积过程中光伏材料蒸汽沉积在均匀加热的基板的至少一侧上。在一些本实施例中，光伏材料蒸气沉积在膨胀室304中的基板306的至少一侧上。优选地，与限制宽度仅为60厘米或更小的现有系统相比，膨胀室304设计成能够涂覆大的宽幅区域并且能装载尺寸高达1.2米×2.6米的基板，。在本实施例中，膨胀室304可设计成可涂覆任何尺寸的基板306。在本实施例中，沉积腔室204设计成以垂直传输沉积(vtd)技术沉积光伏材料蒸汽。在一些本实施例中，vtd技术是垂直涂覆工艺。在本实施例中，至少包括蒸发室302和膨胀室304的沉积腔室204连接到计算机208，计算机208配置成可确定要形成的光伏材料蒸汽的量和/或基板相对于膨胀室304的位置和/或确定基板的尺寸，使得光伏材料蒸汽沉积在基板的至少一侧的预定部分上。在本本实施例中，由于考虑到市场需求以及处理大尺寸基板的重量和容易性，膨胀室304优选地涂覆高达1.2米×2.6米的基板尺寸。值得注意的是，高达1.2米×2.6米的基板尺寸，制造成本高出二倍以上。此外，当玻璃或pv板的尺寸增加到1.2米×2.6米以上时，其处理上变得更加困难和昂贵。此外，这种大型基板的重量也将成为安装人员的主要考虑因素。在其他本实施例中，膨胀室304可设计成装载和涂覆尺寸大于1.2米×2.6米的基板。优选地，在市场存在时膨胀室304可以设计成按比例扩大到定制尺寸(例如长度和宽度为4或5米)并且保证这种大型系统。

参见图1至3。因此，清楚的是，计算机114,208可操作地连接到自动化系蒸发室统100，其中包括基板吊架102，泵110和真空腔室106，真空腔室106包括加热腔室206，沉积腔室204和涂覆头组件202(其中包括蒸发室302和膨胀室304)使得能够自动且有效地处理制造太阳能装置(例如，用于b1pv应用的光伏电池)。在本实施例中，计算机114,208被配置为控制至少一个加热元件的加热速率以确定用于将基板的至少一侧均匀加热到预定基板温度。在一个本实施例中，计算机114,208被配置为控制蒸发室302中的光伏材料的升华速率，以便确定要形成的光伏材料蒸汽的量。在一个本实施例中，计算机114,208被配置为控制基板吊架102的速度，以便确定基板相对于膨胀室304的位置，并且回应于光伏材料的升华速率，使得光伏材料蒸汽均匀地沉积在基板的至少一侧的预定部分上。优选地，计算机114,208能够执行上面讨论的所有功能。

参照图4，如图1所示，模组装配线112的框图400，是用于在玻璃基板上制造光伏组件的系统100的一部分。包括激活炉402，单侧蚀刻404，激光划线系统406，光刻胶台和显影器408，背金属接触溅射腔室410，在线密封压强机412和用于批量生产的高压釜414。优选地，模组装配线112的所选部件或设备是由当前半导体pv工业使用的标准可用设备修改过的。优选地，是以适合于处理薄膜光伏材料(例如硫化镉和碲化镉)装置的方式来修改和组装设备。优选地，模组装配线112的设备是以这样的方式被修改和组装，以适应定制不同形状和尺寸要求的bipv产品，同时保持必要的自动化以确保整个制造过程的成本竞争力。在本实施例中，可从市场上取得且能制作大尺寸(2.6米×2.6米)的半导体涂覆玻璃板的定制活化炉402形成模组装配线112的一部分。在本实施例中，定制设计的单面蚀刻404用于清洁过喷到阳光侧的喷溅。在本实施例中，定制设计的单面蚀刻404可以容纳至少高达1.2米×2.6米的基板。在本实施例中，激光划线系统406必须重新配置以匹配基于光伏材料组件的特定单元结构，特别是对于碲化镉(cdte)组件。优选地，这不仅需要重新编程激光划线系统406，还需要修改处理基板的机械结构。优选地，激光划线系统406设计用于处理高达2.6米×2.6米的基板。在其他本实施例中，所使用的光刻胶台和显影器408可以容纳最高达1.2米×2.6米各种形状的基板。优选地，制造过程中涉及的湿化学被修改以实现期望的结果，且不浪费光伏材料和基板。在本实施例中，商业上可获得的背金属接触溅射腔室410形成模组装配线112的一部分。优选地，背金属接触溅射腔室410可以容纳各种形状的基板，最高达1.2米×2.6米。在实施方案中，根据bipv产品的所需应用，可以通过在线密封压机412层压选择的bipv产品和最后用在批量生产的高压釜414。优选地，最终bipv产品取决于其不同类型配置应用的电连接。优选地，这些最终bipv产品不使用焊接线来完成电连接。在本实施例中，电连接被配置为从bipv产品的边缘(例如pv集成窗户/玻璃窗)送出来并且被放置在视线之外。在本实施例中，bipv产品还被设计为在24v至48v的范围内输出，其在接触时被认为是非致命的。

参照图5，描绘了根据本实施例的在玻璃基板上制造光伏组件的方法的流程图。在本本实施例中，是使用玻璃基板虽然也可以使用其他材料的基板。在实施方案中，在步骤502，首先选择待涂覆的玻璃类型。在本实施例中，不同的玻璃类型对应于不同厚度的玻璃基板。优选地，这由承包商和客户确定。在一个本实施例中，玻璃基板可以具有3.2mm的厚度。优选地，3.2mm的这种厚度提供了所需的物理特性，其允许玻璃基板通过质量评估测试，例如载荷测试，冰雹球冲击测试和耐热应力测试。优选地，该玻璃基板的厚度也足够薄，以避免捕获可见光透射能量。在其他本实施例中，玻璃基板的厚度可以是4,5或6mm，这取决于它们的bipv应用。优选地，在这些玻璃基板的厚度下，由这些玻璃基板制成的bipv产品的功率产出不会明显受损。在本实施例中，在步骤504，将期望的玻璃基板装载到吊架装置上。优选地，将玻璃基板手动装载到吊架装置上。优选地，吊架装置是如前面图1所述的基板吊架。优选地，在将玻璃基板装载到吊架装置上之前，将玻璃基板切割，磨边，然后通过玻璃清洗机清洗，然后将它们转移到自动倾斜站。优选地，然后将保持玻璃基板的吊架装置放置在输送机上并释放到腔室主计算机114的计算机控制器中。在本实施例中，在步骤506，由基板吊架夹着的玻璃基板被输入到真空负载锁定腔室。优选地，玻璃基板由输送机自动传送。在本实施例中，在步骤508，负载锁定腔室104抽真空以匹配真空腔室106的预定处理腔室压强。优选地，处理腔室压强在3-5托(例如6毫巴)的范围内。优选地，这是真空腔室106的工艺最佳压强，并且具有不会使形成在玻璃基板上的光伏材料膜变薄或具有形成不良的晶体结构的优点。在本实施例中，在步骤510，将玻璃基板输送到真空腔室106中。在本实施例中，在步骤512，将至少一侧玻璃基板均匀地加热到玻璃基板所需表面温度。优选地，可以通过用热图像扫描玻璃基板的表面来验证所需的表面温度。优选地，landscanametek热成图像系统用于在涂覆之前扫描玻璃基板的表面。优选地，扫描结果显示在计算机208的终端屏幕上。优选地，扫描实时读出诸如玻璃基板的表面的温度，轮廓曲线和彩色显示之类的信息。优选地，获得的信息用于保持完美的涂覆温度。优选地，可以在所有区域中修整所述至少一个加热元件，以使玻璃基板的表面上均匀地实现该温度。优选地，仅通过红外(ir)辐射加热玻璃基板。优选地，由不同尺寸和厚度的玻璃基板来调节需要的加热时间。优选地，加热时间由一组规则控制，其中的规则是每毫米玻璃基板厚度设定加热时间40秒。在实施方案中，所用的玻璃基材是低辐射性型，其中玻璃基材的一面涂覆有可拒绝ir辐射的透明导电氧化物(tco)。优选地，透明面的加热(ir的高吸收)和tco侧的加热是平衡的，以便在加热低辐射玻璃基板时保持玻璃平坦并且不会过度翘曲。优选地，从透明侧均匀地进行低辐射玻璃基板的加热。优选地，在涂覆工艺之前实现玻璃基板达到所需表面温度。优选地，控制真空腔室106的计算机208包括至少一组控制算法，以实现玻璃基板的所需表面温度。在本实施例中，在步骤514，固体光伏材料在蒸发室302中升华以形成光伏材料蒸汽。优选地，升华允许固体光伏材料直接转化形成光伏蒸汽而不经过液相。在实施方案中，固体光伏材料可以是其粉末形式。优选地，蒸发光伏材料所需的温度在真空中进行的升华过程会比在大气压下或在惰性气体环境中低得多。在实施方案中，光伏材料(例如cds或cdte)的升华过程是在小于50毫巴的压强下进行。优选地，升华过程提供更好的材料利用率，并因此降低制造成本。优选地，升华过程还具有以更高速度实现膜厚度的能力，远远超过其他沉积技术，例如电化学和等离子体溅射方法。在本实施例中，等离子体溅射方法可能需要几分钟来沉积一层三微米厚的光伏材料膜，而通过真空升华的光伏材料气相沉积仅需几秒钟来实现相同的效果。在本实施例中，在步骤516，在蒸发室302中形成的光伏材料蒸汽被接收在膨胀室304中。在本实施例中，在步骤518，膨胀室304被配置为均匀地散布光伏材料蒸汽以将光伏材料蒸汽沉积到沉积腔室204中的玻璃基板的至少一侧。在本实施例中，在步骤518，在至少一个沉积腔室204中光伏材料蒸汽沉积在玻璃基板的至少一侧上。优选地，步骤518包括控制光伏材料蒸气的沉积，使得光伏材料蒸气沉积在基板的至少一侧的预定部分上。优选地，步骤518包括控制光伏材料蒸气的沉积，使得光伏材料蒸汽沉积在基板的至少一侧的预定部分上，还包括确定待形成的光伏材料蒸气的量和/或确定基板相对于膨胀室的位置和/或确定基板的尺寸；并且由该确定来控制光伏材料蒸汽的沉积。优选地，通过气相传输沉积(vtd)技术沉积光伏材料蒸气。优选地，所采用的vtd是垂直涂覆工艺。优选地，在发生垂直vtd涂覆之前，玻璃表面在550℃至610℃，但优选在550℃。优选地，真空腔室的计算机控制允许用户选择涂覆的类型和厚度。优选地，待涂覆的玻璃基板的区域也由计算机编程和控制。优选地，待涂覆的玻璃基板的面积可以是用户预先确定的玻璃基板的总面积，部分面积或特定面积。优选地，在步骤518，在进行沉积保持玻璃基板的传送带以恒定速度运行，通常为28mm/秒。在本实施例中，在第一沉积腔室204中蒸汽沉积的第一个光伏材料层来自n型半导体的升华，例如硫化镉(cds)。优选地，沉积的第一层n型半导体小于60nm。优选地，在沉积第一层n型半导体之后，玻璃基板将被输送到第二沉积腔室204，用于p型半导体。优选地，p型半导体是碲化镉。优选地，沉积的p型半导体具有30,000nm的厚度。优选地，选择性地控制n型和p型半导体层的厚度和均匀性。在其他本实施例中，p型半导体的厚度小于5000nm，用于近透明的b1pv应用。优选地，计算机控制的真空腔室106为使用者提供了对pv材料的沉积厚度和在指定部分涂覆所需的完全控制。在本实施例中，计算机控制允许用户在传送带上涂覆玻璃基板至少第一部分，同时使玻璃基板至少第二部分未涂覆。优选地，通过玻璃基板的计算机化位置跟踪，涂覆头组件202控制定时的沉积光伏材料蒸汽以及通过定制的材料送粉器的计算机化控制来提供选择性涂覆玻璃基板的能力。在本实施例中，玻璃基板的计算机化位置跟踪通过将图形数据传送到计算机114的视觉系统来识别。在本实施例中，这通过一些现成的物品和软件来实现。在其他本实施例中，这可以通过用于跟踪和涂覆玻璃基板的定制软件来实现。在本实施例中，在步骤520，玻璃基板通过出口加载锁定腔室108从真空腔室106卸载。在本实施例中，在步骤522，将玻璃基板输送到模组装配线112以进行进一步处理。在本实施例中，如图5中所描述的从步骤502到步骤522的整个制造方法是完全自动化的。优选地，这导致所生产的bipv产品最低的每瓦特能量成本。

参照图6，描绘了如图5的步骤502至步骤520真空腔室106中的制造过程的流程图600。图6示出了真空腔室106中的进一步处理细节。在本实施例中，真空腔室106进一步被分成不同的区域，即缓冲腔室1608，加热腔室1610，加热腔室2612，加热腔室3614，沉积腔室a616，沉积腔室b618和缓冲腔室2620。在本实施例中，加热部分1610，加热部分2612和加热部分3614是真空腔室106的加热腔室206的一部分，并且沉积腔室a616和沉积腔室b618包括在两个不同的沉积腔室中，例如，如图2所示的真空腔室106的沉积腔室a和沉积腔室b，将详细讨论每个沉积腔室部分中发生的过程。在本实施例中，具有基板吊架102的玻璃基板(此后为“玻璃基板”)从装载区域通过打开的门1602输送进入真空负载锁定腔室604.在本实施例中，当门1602关闭时，泵110将负载锁定腔室104抽真空至3-10托以匹配真空腔室106所需的处理腔室压强。优选地，泵110将负载锁定腔室104抽真空以匹配真空腔室106所需的真空压强3至5托.优选地，当真空负载锁定腔室104中的压强与期望的处理腔室压强匹配时，门2606被打开，使得玻璃基板被转移到缓冲腔室1608以进行预热。优选地，在缓冲腔室1608中预热之后，玻璃基板然后分别通过加热腔室1610，加热腔室2612和加热腔室3614.优选地，玻璃基板在分别加热腔室1610加热至710℃,在加热腔室2612加热至680℃，在热量腔室3614加热至680℃。优选地，玻璃基板以30mm/sec的速度连续运输。优选地，然后将玻璃基板输送到沉积腔室a616以沉积第一层n型半导体材料。优选地，n型半导体材料是硫化镉(cds)。优选地，然后在第一次沉积n型半导体材料之后将玻璃基板输送到沉积腔室b618。优选地，p型半导体材料的沉积发生在沉积腔室b618部分中。优选地，p型半导体材料是碲化镉(cdte)。优选地，待沉积的半导体材料的厚度和面积取决于所需要制造的bipv产品的类型。优选地，玻璃基板在缓冲腔室2620中被短暂冷却然后再通过门3622离开真空腔室106。在本实施例中，在玻璃基板通过门3622离开真空腔室106之前，将出口加载锁定108抽到10托。优选地，然后用惰性气体填充出口负载锁定108，以使其腔室压强从10托至大气压。优选地，然后将玻璃基板通过门4626输出出口装载锁定108，至模组装配线112进一步处理。

参照图7，描绘了包括加热腔室206加热过程中的进一步细节的流程图700。优选地，背景压强为3至5托，由加热腔室206的加热1610中的至少一个加热元件将玻璃基板加热至685℃至750℃的温度范围。优选地，在加热腔室1610中加热后，然后玻璃基板被输送到加热腔室2612部分。优选地，背景压强为3至5托，由加热腔室206的加热部分612中的至少一个加热元件将玻璃基板加热到685至750℃温度范围。。优选地，然后在加热腔室2612中加热后将再玻璃基板输送到加热腔室3614.优选地，背景压强为3至5托，由加热腔室206的加热部分3614中的至少一个加热元件将玻璃基板加热到650℃至700℃温度范围。优选地，真空腔室106的加热腔室206中的玻璃基板上的加热过程使玻璃基板的表面达到理想温度，以用于随后的沉积过程。优选地，加热腔室206的这些部分610,612,614还控制玻璃基板的翘曲和固化，以获得绝对平坦度，这对于后续处理是必需的。在本实施例中，各种形状的玻璃基板可以通过输送机和承载系统並以所需速度传送。优选地，输送玻璃基板的所需速度基本上为30mm/sec。优选地，玻璃基板的面积范围为600mm×1200mm至1200mm×2600mm。

参照图8，描绘了包括沉积腔室a和沉积腔室b中的沉积过程的进一步细节的流程图800。优选地，光伏材料，n型半导体材料，例如cds，在蒸发室302中在1150℃下蒸发成蒸汽形式，沉积在沉积腔室a中的沉积a616部分中。cds蒸气由载气携带，例如氦气或氮气。优选地，载气以2-4升/分钟的速率流动。优选地，载气将cds蒸气带到沉积腔室a的沉积a616部分，在那里将其加热到基本上为850℃的温度。优选地，cds蒸气通过膨胀室304的狭缝308由载气携带到玻璃基板，其中狭缝308可操作地将蒸发室302连接到膨胀室304.优选地，载气承载的cds蒸汽气体在距离膨胀室的开口31025mm的位置处凝结在玻璃基板上，以形成cds膜。优选地，形成的cds膜的厚度由cds材料进入蒸发室302的进料速率和传输cds蒸汽的载气的流速控制。优选地，沉积过程是在3至5托的背景压强下进行。在本实施例中，当在沉积腔室a中发生光伏材料蒸汽沉积时，沉积腔室a和加热腔室202之间的闸门以及沉积腔室a和沉积腔室b之间的闸门均关闭以隔离沉积腔室a.然后将具有第一层沉积cds的玻璃基板输送到沉积腔室b的沉积b618部分，以便可以沉积第二光伏材料。优选地，第二光伏材料层包括p型半导体材料。优选地，p型半导体材料是cdte并且在第二蒸发室302中在1150℃蒸发至蒸汽形式以沉积在沉积腔室b618部分中。优选地，cdte蒸气由载气携带，例如氦气或氮气。优选地，载气以2-4升/分钟的速率流动。优选地，载气将cdte蒸气带到沉积腔室b的沉积b618部分，在那里将其加热到基本上在1050℃的温度。优选地，cdte蒸气通过第二膨胀室304的第二狭缝308由载气携带到玻璃基板，其中第二狭缝308还可操作地将第二蒸发室302连接到第二膨胀室304。由载气携带的cdte蒸气在距离第二膨胀室304的第二开口31025mm的位置处凝结在玻璃基板上，以在cds膜上形成cdte膜。优选地，形成的cdte膜的厚度也由cdte材料向第二蒸发室302的进料速率和传输cdte蒸汽的载气的流速控制。优选地，cdte的沉积在3至5托的背景压强下进行。在本实施例中，在沉积光伏材料蒸气时沉积腔室a和沉积腔室b之间的闸门以及沉积腔室b和真空腔室106的缓冲腔室2620之间的闸门都被关闭以隔离沉积腔室a.优选地，在沉积腔室b部分中的沉积b618的沉积步骤结束时，将玻璃基板输送到真空腔室106的缓冲腔室2620.优选地，具有沉积光伏材料层的玻璃基板在部分缓冲腔室2620中冷却至400℃，然后进一步输送到出口负载锁定腔室108后返回大气.在本实施例中，各种形状的玻璃基板可以通过输送机和载体系统以所需速度传送。优选地，输送玻璃基板的所需速度基本上为30mm/sec。

根据本实例，图9是曲线图900，描绘出了不同基板尺寸(例如60cm×120cm和80cm×160cm)的相对材料，加工和总(材料和加工)成本，以每片模组成本和每瓦成本表示。图9的目的显示出了本bipv制造方法相对于标准尺寸bipv制造的益处。具体地，本自动化计算机控制系统100中的不同参数可以使得升华的pv材料能够均匀地沉积在宽幅玻璃基板上(例如，基板尺寸为80cm×160cm)。例如，计算机114和208可操作地连接到自动系统100，被配置为控制至少一个加热元件以用于将基板的至少一侧均匀加热到预定基板温度；控制蒸发室302到光伏材料的升华速率决定待形成的光伏材料蒸汽的量；并且配置成控制基板吊架102的速度以确定基板吊架102相对于膨胀室304的位置。并且回应光伏材料的升华速率；使得光伏材料蒸汽均匀地沉积在基板的至少一侧的预定部分上。这使得在宽幅基板上制造bipv变得容易，从而与标准尺寸bipv制造(例如60cm×120cm的基板尺寸)相比，提供了降低成本和提高产量的优点。特别地，曲线图900显示，对于标准化基板和每个板的标准化处理(例如，模组加工)成本，80cm×160cm尺寸的基板高于60cm×120cm的基板尺寸。这可以理解为制造较大尺寸基板所需的固有成本较高，其中在制造较大尺寸基板和处理较大大尺寸基板两者中将需要更多材料。这在图2左侧的前三个条形图中示出。如图9所示，考虑到在制造基板期间90％的产率，其中显示基板尺寸为80cm×160cm的每板的标准化基板成本比基板尺寸60cm×120cm的标准化基板成本高约1.06倍，以及标准化的每板模组加工成本基板尺寸为80cm×160cm比基板尺寸60cm×120cm高约1.27倍。这导致每个基板的总标准化成本基板尺寸为80cm×160cm,比基板尺寸60cm×120cm的基板尺寸高约1.19倍。在这些估计中，已经考虑了制造基板所消耗的劳动力，材料和能量的成本。然而，可以理解，较大尺寸的pv基板也比较小的基板预期提供更多的功率。例如，与由尺寸为60cm×120cm的标准pv基板制造的80w相比，尺寸为80cm×160cm的宽幅尺寸pv基板预期产生150w。考虑到随着功率输出的大幅增加而材料和加工(例如模组加工)成本适度增加，表明宽幅尺寸pv基板产生的每瓦特成本低于标准尺寸pv基板的成本。据估计，宽幅尺寸pv基板的每瓦成本是标准尺寸pv基板的0.63倍。也就是说，从宽幅尺寸光伏基板每获得1瓦特花费0.63美元，从标准光伏基板获得相同的1瓦特需要1美元。因此，本发明的自动化系统100有利地能够制造用于bipv应用的宽幅尺寸pv基板，从而与目前可用的标准尺寸pv基板相比，降低了能源产生的成本。

在本申请中，除非另有说明，否则术语“包括”，“包含”及其语法变体旨在表示“开放”或“包含”语言，使得它们包括所列举的元素但也允许包含附加的，非明确引用的元素。

显而易见的是，在阅读前述公开内容之后，本领域技术人员在不脱离本申请的精神和范围的情况下，对本申请的各种其他修改和改变将是显而易见的，所有这些修改和改编都在所附的权利要求范围内。