光伏电池片图形一次成形的方法与设备与流程

本发明涉及光伏电池片及半导体制造领域，具体涉及一种光伏电池片图形一次成形的方法，以及实现该方法的设备。

背景技术：

1、晶硅太阳能电池通常是使用丝网印刷银浆料，再经过高温或低温烧结来形成半导体与金属的欧姆接触电极以导出光生载流子，这也是目前应用最广泛的晶硅太阳能电池金属化的方法，该方法工艺简单，是目前主流的量产工艺，印刷的细栅线可以低至45微米宽度。近年来，硅片和电池工艺不断发展，太阳能电池生产成本不断下降，其中昂贵的银浆料在金属化过程中产生的成本在整个电池成本中所占的比例不断上升，且银电极的宽度与高宽比受到丝网印刷工艺和浆料物化性能的限制，从而阻碍了电池效率的进一步提升。

2、为了进一步降低太阳能电池成本和提升电池效率，使用电镀法制作太阳能电池的金属电极的量产可能性也一直在被探寻，此方法可以使用更为便宜的镍、铜等金属部分或全部替代银来实现成本的降低。

3、晶硅太阳能电池在形成电极前的外表面通常为整面的介质层（例如铝背板电池、perc电池、钝化接触电池如topcon电池）或整面的透明导电层（例如异质结电池或一些改进的钝化接触电池）。当使用电镀法形成电极时，需要将介质层部分刻蚀或者激光烧蚀开口，使得导电材料沉积到开口区域以收集太阳能电池的光生载流子；或者将透明导电层的无需沉积导电材料的区域用绝缘的掩膜材料覆盖。

4、在制绒后的太阳能电池的金字塔表面，为了稳定均一地形成30微米宽度以下的开口，研究人员最初使用半导体行业的光刻工艺，使用预制的掩膜板结合曝光和显影工艺形成需要的开口图形。该工艺和材料昂贵，且对使用环境的控制要求很高，因此在光伏行业的应用一直局限在高端科研实验室的项目开发上。结合了光敏成分的干膜曾被用作光刻胶的廉价替代材料用在太阳能电池的掩膜开口工艺当中，但由于干膜的贴膜、层压、揭膜工艺极易造成硅片的破碎，这一材料和实用它的掩膜开口工艺也未在光伏行业得到量产级别的大规模应用。

5、现有技术中，也有使用激光烧蚀的方法去除光伏器件表面的介质层或掩膜层，使得图形呈现到电镀前的表面。该方法在器件表面形成局部的高温，甚至对表面形貌做出了改变，并不适用于无法耐受高温制程的电池结构，例如异质结电池、钙钛矿电池、铜铟镓硒电池等。

6、因此，急需寻求一种新光伏电池片图形的成形方法，在能够保证光伏电池片的质量的同时，提升图形成形的效率，实现光伏电池片的量产。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种光伏电池片图形一次成形的方法，以解决现有技术的一个或多个问题。

2、为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

3、一种光伏电池片图形一次成形的方法，其特征在于，包括如下步骤：

4、（1）预先将待加工的光伏电池片上待成型表面分为n个加工区域，分别为加工区域s1、…、sn，所有的所述加工区域s1、…、sn沿第一方向顺序相接，其中，n为大于1的正整数；

5、配置n个成型模组，每个所述成型模组均具有成型区域，所有的所述成型区域p1、…、pn沿第二方向顺序相接；

6、（2）待加工的所述光伏电池片固定地置于载台上，将所述载台朝向所述成型模组传送，并获取所述光伏电池片在所述载台上的实际位置坐标；

7、（3）通过调整所述载台的位置来调整所述光伏电池片的位置，使得所述光伏电池片在被传输至n个所述成型模组下方时，所述第二方向与所述第一方向相互平行，且所有的所述加工区域s1、…、sn与所有的所述成型区域p1、…、pn的位置一一对应；

8、（4）n个所述成型模组同时对所述光伏电池片进行成型加工，分别在n个所述加工区域s1、…、sn上形成子图形，所有的所述子图形拼接而在所述待成型表面上形成完整的图形呈现。

9、优选地，所述步骤（4）中，所有的所述成型模组的位置保持不变，所述载台带着所述光伏电池片沿着垂直于所述第二方向的第三方向平移的过程中，n个所述成型模组同时在所述光伏电池片上形成n个所述的子图形。

10、优选地，所述的第二方向为所述光伏电池片的长度方向或宽度方向。

11、优选地，所述待成型表面上预先涂覆有液态掩膜材料，所述成型模组用于将所述子图形转移到所述掩膜材料上，优选地，所述掩膜材料为可去除材料。

12、进一步地，所述的掩膜材料粘度为2～30000cp,优选为120～4000cp。

13、进一步地，所述成型模组通过喷墨打印的方式将化学材料施加于所述掩膜材料上，所述掩膜材料与所述化学材料发生反应后，经过显影，从而将所述子图形留在所述光伏电池片的表面上或留在所述掩膜材料上；或者，

14、所述成型模组通过激光直写的方式作用于所述掩膜材料，所述掩膜材料经过激光作用后，在所述光伏电池片的表面或所述掩膜材料的表面形成所述的子图形。

15、优选地，所述成型模组中至少包括图形计算模块，所述步骤（3）中，所述图形计算模块根据所述加工区域s1、…、sn，预先配置所述的成型区域p1、…、pn。

16、进一步地，所述成型模组为激光直写模组或者喷墨打印模组，其中，所述激光直写模组还包括照明光路组件、数字微镜阵列、组合透镜与分光光路组件；所述喷墨打印模组还包括墨路控制系统与墨滴控制系统。

17、作为优选的实施方式，所述喷墨打印模组打印的化学材料为水性溶液、热熔蜡、金属单质或合金、有机材料；所述激光直写模组工作的激光波长为300～450nm，优选地为350～425nm。

18、本发明的另一目的是提供一种光伏电池片图形一次成形的设备。

19、为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

20、一种光伏电池片图形一次成形的设备，所述设备包括：

21、传输装置，包括用于承载待加工的所述光伏电池片的载台、用于实现所述载台在x、y、z方向定位与移动的位置调整机构；

22、定位装置，用于定位所述光伏电池片在所述载台上的实际位置，所述定位装置与所述位置调整机构之间通信连接；

23、成型装置，包括两个以上的成型模组，每个所述成型模组均具有成型区域，所有的所述成型区域沿y方向顺序相接；

24、其中，所述载台沿x向朝向所述成型模组平移运动的过程中，所有的所述成型模组各自沿x方向对所述光伏电池片的待成型表面形成成型覆盖而各获得一子图形，所有的所述子图形沿y方向相互拼接而在所述待成型表面的形成完整的图形呈现。

25、优选地，所述成型模组中至少包括图形计算模块，所述图形计算模块与所述定位装置及所述位置调整机构之间通信连接。

26、在一些实施例中，所述成型模组为激光直写模组或者喷墨打印模组，其中，所述激光直写模组还包括照明光路组件、数字微镜阵列、组合透镜与分光光路组件；所述喷墨打印模组还包括墨路控制系统与墨滴控制系统。

27、优选地，所述传输装置有两组，两组所述传输装置交替地与所述成型装置配合。

28、在一些实施例中，所述载台为真空吸附平台，所述传输装置还包括用于实现所述真空吸附平台温度调整的温度控制系统，其中，所述真空吸附平台的表面的温度控制在-10℃～200℃。

29、在一些实施例中，所述载台上还具有用于为所述光伏电池片通电的通电系统。

30、由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明的光伏电池片图形一次成形的方法与设备，其中，成型模组预先根据划分的加工区域设定成型区域，成型区域的位置固定，在光伏电池片的量产加工中，当待加工的光伏电池片上的图形不变时，成型模组无需重复分图计算，节省了大量的计算处理时间及减轻了负荷，只需要调整载台的位置而使得其上的光伏电池片的位置实现调整，使得光伏电池片的多个加工区域与成型模组的多个成型区域一一对应，如此，在载台平移而经过成型模组的下方的过程中，便在光伏电池片待加工表面上形成了由多个子图形拼接形成的完整图形的呈现，完成了对光伏电池片图形的一次成形，这尤其适用于大批量生产加工，有效地提升了加工效率。

31、