專利名稱：太陽能電池以及用于生產(chǎn)太陽能電池的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及太陽能電池、太陽能電池中的材料層、太陽
能電池的生產(chǎn)方法、以及用于生產(chǎn)太陽能電池的制造i殳備 (arrangement )。更具體地，本發(fā)明涉及獨立權(quán)利要求的前序部分 中所披露的內(nèi)容。
背景技術(shù)：
太陽能電池提供了一種產(chǎn)生能量的生態(tài)方法，因此，其處于快 速發(fā)展階,殳。太陽能電池通常由光伏電池制成。光伏電池具有至少 一個其中吸收光的光子的半導體層。光的吸收使電子或空穴傳送到 更高的傳導能量水平，并且這種能量能夠被用作電流。
為將形成的電流傳導出太陽能電池，在半導體層的兩側(cè)必須有 導電層。位于太陽能電池輻射表面處的導電層必須允許光進入半導 體層。通常將太陽能電池分為串聯(lián)連接或并聯(lián)連接的多個小電池。 在這種情況下，可對多個導電層以及半導體層進行設(shè)計以提供所需 電路。
太陽能電池的輻射表面進一步^皮一層或多層所涂H以為太陽 能電池提供抗反射表面并保護太陽能電池不受環(huán)境中的機械、化學
以及物理應(yīng)力。這種表面可以是耐輻射玻璃或塑一'+制品。例如，磁:
璃層可包括由濺射、納米熱氣霧表面技術(shù)(nHALO)以及通過ALD
技術(shù)制成的自凈Ti02涂層?？蓪⒆钔鈱拥谋Ｗo層整合在太陽能電池
中或可將它們與電層(electrical layer )隔離。
在提交本專利申請時，有兩種用于生產(chǎn)太陽能電池的主要4支 術(shù)。在第一種技術(shù)中，使用硅或一些其他半導體材料作為襯底，并 在襯底上設(shè)置另一些層。到目前為止，這種技術(shù)是最常用的。然而， 硅襯底的生產(chǎn)以及用本制造技術(shù)形成另 一 些層的費用很高。而且， 大的太陽能電池的重量變得很大，并且大的太陽能電池對機械應(yīng)變 相對壽丈感。這些缺點阻礙了太陽能電池的使用增加。
用于生產(chǎn)太陽能電池的另 一種技術(shù)是基于使用 一些其他4寸底 并產(chǎn)生半導體層和其他層作為襯底上的薄膜。該坤t底可以是例3口3皮 璃或塑料。在襯底被制成可透過的情況下，可以將襯底用作太陽能 電池的輻射表面。以這種4支術(shù)制成的太陽能電池具有4交輕的重量并 且對枳4成應(yīng)力不那才羊4文感。然而，其在達到足夠的效率方面存在問 題通常僅有少于10%的光能能夠被轉(zhuǎn)化為電能。產(chǎn)生這種情況的 一個原因在于產(chǎn)生的多個層的非同質(zhì)性(non-homogeneity )。因此 輻射層的可透過的度不足。此外，半導體層的非同質(zhì)性會導致能量 的損失。
導致效率低的一個問題在于這樣一個事實半導體層的接合處 (junction)具有特定的電勢闊值，并且光子的能量僅能轉(zhuǎn)化為相應(yīng) 于勢能閾值的能量值。太陽光具有寬的波長光譜，并且因此光子具 有寬的能量范圍。如果光子的能量低于半導體的接合處的閾值電 勢，則光子不能被轉(zhuǎn)化為電能。另一方向，如果光子的能量高于半 導體接合處的閾值電勢，則光子根據(jù)勢電閾值被轉(zhuǎn)化為能量，但超 過閾值的光子的能量被轉(zhuǎn)化為熱。
可通過提供多個連續(xù)、可透過的半導體層來解決將寬光譜的射 線轉(zhuǎn)化為電能的問題，其中，每對半導體層提供用于將光轉(zhuǎn)化為電
的4妄合處。距輻射表面最近的半導體接合處具有最高的閾值電勢， 并且當射線進入下一4妄合處時，該閾值電勢下降。通過這種方法可 以在具有接近光子能量的閾值電勢的結(jié)合處將光子轉(zhuǎn)化為電流，并 且這種方法具有較高的效率。然而，制造多個連續(xù)、可透過的半導 體層是很困難的。如果層的表面不夠光滑，則光會在每一連接層處 被反射，從而降低了效率。此外，由于例如層中的短路點以及電場 的不均勻分布，半導體層的非均質(zhì)性也會導致電能的損失。
另外，生產(chǎn)太陽能電池的輻射表面處的保護層也是困難且昂貴 的。該工藝慢且需要與制造太陽能電池的電子部件分開進行。在不 同的工藝和/或組裝階段中才乘作該部件會產(chǎn)生污染的風險，并因此進 一步損失最終產(chǎn)品的效率。
由于需要生產(chǎn)大表面的多個層，所以當生產(chǎn)大的太陽能電池 時，上述所有問題均變得更加困難。已知技術(shù)適用于生產(chǎn)小尺寸的 電池(例如，面積最多為幾平方厘米)，但是在將已知考支術(shù)應(yīng)用于 生產(chǎn)具有大表面的層的太陽能電池時，表面的質(zhì)量和材料的非均質(zhì) 性將變得更差。
本申請人對在太陽能電池的生產(chǎn)過程中4吏用激光冷燒蝕的可 能性進行了研究。近年來，激光技術(shù)的相當大的發(fā)展為生產(chǎn)基于半 導體纖維的非常高效的激光系統(tǒng)提供了手段，從而支持了所謂的冷 燒蝕方法的發(fā)展。冷燒蝕基于形成短寬度(諸如皮秒范圍)的高能 量激光脈沖，并將該脈沖指向靶材料的表面。因此，從激光束擊中
耙處的區(qū)域，等離子體流(plasma plume) ^皮燒蝕。冷燒蝕的應(yīng)用 包4舌例如〉余l(xiāng)丈和才幾才成力口工。
當采用新的冷燒蝕時，通過在耙上聚焦激光功率增加的激光束 并降4氐光斑尺寸(spot size)來處理與涂H、薄力莫生產(chǎn)以及切割/開 槽/雕刻等有關(guān)的質(zhì)量和生產(chǎn)率的相關(guān)問題。然而，功率增加中的大部分被消耗為噪聲。盡管一些激光器制造商解決了與激光功率相關(guān) 的問題，^旦仍然存在與質(zhì)量和生產(chǎn)速率有關(guān)問題。只能以超出工業(yè)
可4亍性的^f氐重復頻率(repetition rate )、窄掃描寬度以及長工一乍時間 來生產(chǎn)涂敷/薄膜以及燒蝕/開槽/雕刻等的典型樣品，尤其是大體積 的才羊品。
由于脈沖的能含量(即，脈沖的功率)隨脈沖寬度的減少而增 加，所以問題隨激光脈沖寬度的減少而顯著增加。盡管未如此將其 應(yīng)用于冷燒蝕方法中，j旦甚至對于納秒脈沖激光也顯著i也發(fā)生問題。
脈沖寬度進一步減少到飛秒(毫微微秒)級或甚至到阿秒(微 微微秒，atto-sencond)級使問題變得幾乎不可解決。例如，在"永沖 寬度為10-15 ps的皮秒的激光系統(tǒng)中，當激光的總功率為100 W以 及重復頻率為20 MHz時，10-30 pm的斑點的月永沖能量為5 pJ。才艮 據(jù)作者目前為止的知識，在本申請的優(yōu)先權(quán)日之前，沒有能夠 "R受 這才羊的3永沖的纖維。
現(xiàn)有才支術(shù)的激光處理系統(tǒng)大多通常包括基于4展動4竟的光學掃 描器。在例如文件DE10343080中披露了這樣的光學掃描器。振動 鏡在相對于平行于該鏡的軸的兩個確定角度之間振蕩。當激光束指 向該鏡時，其被以一角度反射，該角度取決于鏡在該時刻的位置。 因此，振動鏡將激光束反射或"掃描"到靶材料的表面的線的點中。
在圖la中示出了振動掃描器或"電掃描器"的一個實例。其 具有兩個振動鏡，其中之一掃描相對于X軸的束而另一個掃描相對 于正交的Y軸的束。
生產(chǎn)速率直纟妄與重復頻率或垂直頻率成比例。 一方面，已知的 4竟一膜掃描器(mirror-film scanner)(電掃描器或前后搖擺類型的掃
描器)，其以通過它們向后和向前運動的特 未方式進4于工〗乍循環(huán)， 鏡在工作循環(huán)的兩個末端的停止以及相對于轉(zhuǎn)折點的加速度和減 速度以及相關(guān)的瞬時停止這些都限制了鏡作為掃描器的可用性，并 且尤其是還限制了掃描寬度。目前的采用電掃描器的涂敷方法能夠
產(chǎn)生的掃描寬度最大為10 cm,優(yōu)選地為更小寬度。如果嘗試通過 增加重復頻率來提高生產(chǎn)速率，但加速度和減速度將導致窄的掃描 范圍或輻射的不均勻分布，并從而導致當射線通過加速和/或減速的 鏡擊中靶時產(chǎn)生等離子體。
4專纟充;也，電；克i十才34苗器(galvanometric scanner )凈皮用于以大《勺 2-3 m/s的典型最大速度，實際上為約1 m/s的速度掃描激光束。如 果想要通過簡單地增加^永沖重復頻率來增加涂層/薄膜生產(chǎn)速率，則 可以不可控制的方式使上述已知的掃描器以在kHz范圍中的低月永 沖重復頻率使脈沖指向靶區(qū)域的重疊斑點。2 MHz的重復頻率時甚 至也^f叉重疊有40-60個連續(xù)的月永沖。圖lb示出了這種情況的點111 的重疊。
最糟糕的是，這種方法導致來自靶材料的顆粒的釋放，不是釋 放等離子體，而是至少是以顆粒的形式形成等離子體。 一旦多個連 續(xù)的激光脈沖指向靶表面的相同位置，則累積作用將不均勻地侵蝕 耙材料，并會導致靶材料發(fā)熱，從而喪失了冷燒蝕的優(yōu)勢。
相同的問題應(yīng)用于納秒范圍的激光時，由于高能量的長持續(xù)脈 沖的原因，問題自然更嚴重。這時，靶材料總是發(fā)熱，靶材料的溫 度被升高到大約5000K。因此，即使僅有一個納秒范圍的脈沖強烈 侵蝕靶材料，也將出現(xiàn)上述問題。
在已知技術(shù)中，不僅會使靶被不均勻地損耗，還易于形成碎片 并降低等離子體特性。因此，涂敷有這種等離子體的表面也將經(jīng)受 等離子體的有害影響。該表面可以包4舌碎片、不均勻分布以形成這
種涂層的等離子體等，這在要求精確度的應(yīng)用中是有問題的，但也
可能不是問題，以油漆或顏料為例，可將缺陷保持在實際應(yīng)用的枱r 出限之下。
目前的方法在一次使用中將靶消耗完從而不能從相同表面再 次使用相同扭。已經(jīng)通過僅利用靶的未使用過的表面(virgin surface)(通過相應(yīng)地移動乾材^f和/或束斑)解決了該問題。
在機械加工或相關(guān)工作的應(yīng)用中，包括一些片段的殘余物或石卒 屑也會使切削線不均勻并因此不適用，這種情況可能出現(xiàn)在例如流 量控制鉆孔中。該表面也可凈皮形成為具有由去除的片l殳造成的隨扭^ 起伏的外觀，在太陽能電池的制造中是不合適的。
另夕卜，前后移動的鏡-膜掃描器產(chǎn)生負載結(jié)構(gòu)本身的慣性力，但 也包括鏡連接到的軸承和/或使鏡移動的軸承的慣性力。這種慣性力 會使鏡的連接逐漸變松，尤其是如果該鏡在可能的操作托架(設(shè)置， setting)附近的才及限范圍處工作時更是如此，并且會導致4乇架長時 間》也移動，這可以/人產(chǎn)品品質(zhì)的不均勻重復性中看出。由于運動的 停止、以及方向和相關(guān)速度的改變，這種鏡-膜掃描器具有非常有限 的用于燒蝕和產(chǎn)生等離子體的掃描寬度。盡管操作總是十分慢，但 有效工作循環(huán)與整個循環(huán)相比是相對4交短的。AM吏利用4竟力莫掃描器 的系統(tǒng)生產(chǎn)率增加的觀點來看，前提是等離子體制造速率低，掃描 寬度窄，遂于長時期的操作不穩(wěn)定，但是產(chǎn)品中仍然有很高的^^率 出現(xiàn)將不期望的顆粒發(fā)射到等離子體中，以及因而發(fā)射到通過機械 加工和/或涂#丈而包括等離子體的產(chǎn)品中。
可持續(xù)發(fā)展是前提，所以也應(yīng)該增加太陽能電池的產(chǎn)品壽命并 降低其維護費用。具有一個或多個如下特性的大太陽能電池表面層
(尤其是均勻的層)的生產(chǎn)仍然存在未解決的問題優(yōu)異的光傳輸性能、耐化學性和/或耐磨性、抗劃傷表面、阻熱性、涂lt附著力、 自凈特性以及乂人電阻率4汙生的特性。
最新的高^支術(shù)涂lt方法和目前的納秒或冷燒蝕范圍(皮秒、飛 秒激光)的激光燒蝕都不能為包括較大表面的玻璃制品的工業(yè)化規(guī)
才莫涂Jt提供任何可行的方法。目前的CVD和PVD涂敷技術(shù)需要在 高真空條件下使涂敷工藝分批進行，從而對于太陽能電池的工業(yè)化 規(guī)模生產(chǎn)是不可行的。另外，在待涂敷的材料和待燒蝕的已涂敷材 料之間的距離較大( 一般超過50 cm )，使得涂敷室變大并且導致真 空泵送階段耗時且耗能。在本身的涂敷過程中，這種大體積的真空 室也容易被涂敷材料污染，所以需要連續(xù)且耗時的清潔處理。
盡管人們試圖在目前的激光輔助涂敷方法中增加生產(chǎn)率， <旦出 現(xiàn)了各種缺陷，諸如短路缺陷因素、針孔、表面粗糙度增加、光 學傳輸性降低或消失、層表面上的微粒、表面結(jié)構(gòu)中影響腐蝕路徑 的微粒、表面均勻性降低、附著力降低等。
在圖2a和2b中示出的是具有相關(guān)質(zhì)量問題的等離子體，其表 示才艮據(jù)已知技術(shù)生產(chǎn)的等離子體。激光脈沖214擊中耙表面211。 由于脈沖是長月永沖，所以深度h和光束直徑d具有相同的大小，正 3口月永沖214的熱也力口熱了擊中點區(qū)i或處的表面以及表面211之下深 于深度h的深度的區(qū)域。構(gòu)建經(jīng)熱沖擊和拉伸的結(jié)構(gòu)， 一旦將其打 破，就會產(chǎn)生如F所示的碎片。由于實例中的等離子體質(zhì)量非常差， 所以這也表現(xiàn)出由多個小點215示出的它們的分子和團簇，同樣， 對于數(shù)字215相關(guān)參考的核或團簇的類似結(jié)構(gòu)，正如由圖2b示出 的由氣體216形成的。字母"o"表示的是能夠從氣體和/或通過凝 聚形成并生長的顆粒。釋放出的碎片也可通過凝結(jié)和/或凝聚生長， 其由/人點到F以及/人多個o到F的彎曲的箭頭表示。彎曲的箭頭也 可表示從等離子體213到氣體216以及進一步到顆粒215的相變以 及尺寸增加的顆粒217。由于圖2b中的燒蝕流可包括碎片F(xiàn)以及由
蒸汽和氣體構(gòu)成的顆粒，由于產(chǎn)生較差的等離子，則作為為等離子 體區(qū)域的等離子體是不連續(xù)的，因此質(zhì)量的變化可在單個脈沖流中
得到滿足。由于在深度h之下以及導致變化的深度(圖2a)的組合 和/或結(jié)構(gòu)的缺陷，圖2b中的耙表面211不可再一次進4亍燒蝕，所 以盡管還有一些材料可以用，但把被浪費掉了。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的在于提供太陽能電池，以及生產(chǎn)它的設(shè)備和 方法，其中，避免或減少了現(xiàn)有技術(shù)中的缺點。
所以本發(fā)明的目的是纟是供用于通過爿永沖激光沉積產(chǎn)生具有確 定表面的層的技術(shù)從而使待涂敷的均勻表面區(qū)域包括至少0.2 dm2。
本發(fā)明的第二個目的是提供新的太陽能電池產(chǎn)品，其中，層是 通過"永沖激光沉積產(chǎn)生的以4吏待涂敷的該層的均勻表面區(qū)域包括 至少0.2 dm2的面積、。
本發(fā)明的第三個目的是解決怎樣實際地向?qū)⒂糜谔柲茈姵?產(chǎn)品的耙^是供可用的良好等離子體，以使耙材^h—點也不形成等離 子體的任何顆粒碎片的問題，即，等離子體是純凈的等離子體，或 者是碎片，即使碎片存在，也是極少的并且在尺寸上至少小于通過 燒蝕所述靶產(chǎn)生的等離子體的燒蝕深度。
本發(fā)明的第四個目的是提供至少 一種解決怎樣提供具有高質(zhì) 量等離子體而沒有在尺寸上大于通過燒蝕所述靶產(chǎn)生的等離子體
(即，以純凈的等離子體涂敷襯底)的燒蝕深度的顆粒碎片的太陽 能電；也產(chǎn)品中的層的均勻表面區(qū)i或的新方法和/或相關(guān)i殳備 (means )。
本發(fā)明的第五個目的是通過所述純凈等離子體向玻璃產(chǎn)品的 均勻表面區(qū)域提供涂層的良好附著，以通過限制顆粒碎片的存在或 限制其尺寸小于燒蝕深度來抑制顆粒碎片的動能浪費。同時，由于 顆粒碎片的以明顯的方式不足，其不會形成能夠通過成核和凝結(jié)相
關(guān)J見象影響等離子體流均質(zhì)性(homogeneity)的冷表面(cool surface X
本發(fā)明的第六個目的是以工業(yè)方式提供以解決怎樣在具備良 好等離子體質(zhì)量的同時提供寬的掃描寬度以及寬的涂層寬度甚至 大的太陽能電池體的問題的至少 一種新方法和/或相關(guān)i殳備。
本發(fā)明的第七個目的是根據(jù)本發(fā)明上述目的提供解決怎樣提 供高重復頻率以用于工業(yè)〗匕A見才莫應(yīng)用的問題的至少 一種新方法和/ 或相關(guān)i殳備。
本發(fā)明的第八個目的是#4居第一到第七個目的提供解決怎樣 為均勻玻璃表面的涂敷提供高質(zhì)量的等離子體以制造太陽能電池 產(chǎn)品，并節(jié)省在涂敷階段產(chǎn)生的所需相同質(zhì)量的涂層/薄膜所使用的 革a材津+的問題的至少一種新方法和/或相關(guān)i殳備。
本發(fā)明的另一個目的是利用根據(jù)前述多個目的的這種方法以 及設(shè)備來解決怎樣冷加工和/或產(chǎn)生太陽能電池的層的問題。
本發(fā)明基于這樣一個驚人發(fā)現(xiàn)通過采用以其中^永沖激光束洋皮 包括至少一個用于反射該激光束的鏡的旋轉(zhuǎn)光學掃描器掃描的方
其具有工業(yè)化的生產(chǎn)速率和優(yōu)異的質(zhì)量，關(guān)于以下的一個或多個技 術(shù)特征，例如光傳輸性、耐化學性和/或耐磨性、抗劃傷特性、阻熱 和/或?qū)щ娦?、電阻率、涂敷附著、自凈特性、無顆粒涂敷、無針孔 涂敷、以及電子傳導性。另外，因為以再利用的方式對用過的已殘
留高涂敷結(jié)果的靶材料進行燒蝕，本方法實現(xiàn)了靶材料的節(jié)約利 用。本發(fā)明還實現(xiàn)了在具有高涂敷特性的同時，在低真空條件下產(chǎn) 生產(chǎn)品層。另外，所需的涂敷室體積明顯小于竟爭方法所采用的涂 敷室體積。這種特性顯著降低了全部設(shè)備的成本，并增加了涂層生
產(chǎn)率。在許多優(yōu)選情況下，可以將涂敷設(shè)備以聯(lián)機(online)的方 式安裝到生產(chǎn)線中。
更具體地，本發(fā)明的目的是通過提供用于通過激光燒蝕至少一 個具有表面并^L將^f皮用作太陽能電池的部件的層的產(chǎn)生方法來達 到的，該太陽能電池的特4正在于將產(chǎn)生的表面積至少包i舌0.2 dm2 的面積，并通過采用其中包括至少一個用于反射該激光束的鏡的旋 轉(zhuǎn)光學掃描器來掃描脈沖激光束的超短脈沖激光沉積而進行涂敷。
本發(fā)明還涉及包括至少一個具有表面的層并由激光燒蝕產(chǎn)生 的太陽能電池，其特征在于產(chǎn)生的均勻表面區(qū)域包括至少0.2 dm2 的面積，以及通過采用其中以包括至少一個用于反射該激光束的鏡 的旋轉(zhuǎn)光學掃描器掃描脈沖激光束的超短脈沖激光沉積來產(chǎn)生該 層。
在獨立權(quán)利要求中描述了本發(fā)明的一些實施方式。
在本專利申請中，術(shù)語"光，，是指任意能用于冷燒蝕的電磁輻 射以及"激光"是指相干(coherent)的光或產(chǎn)生這種光的光源。 因此不以4壬何方式將"光"或"激光"限制為光i普的可見光部分。
在本專利申請中，術(shù)語"超短3永沖激光沉積，，是指在耙表面的 一個確定點一次-波小于1 ns (優(yōu)選地，小于100 ps)的時間周期的 激光束輻射。這種曝光可以在靶的相同位置處重復。
在本專利申請中，術(shù)語"涂敷"是指在襯底上形成任意厚度的
材料層。因此，涂敷也可指產(chǎn)生具有例如< lpm的厚度的薄膜。
在本專利申請中，術(shù)語"表面"是指層、涂層和/或其中該表面 可以是外表面或可形成其他層/涂^/^)"底的界面的表面。該表面也 可以是半成品的表面，該半成品可以#皮進 一 步處J里以完成成品。


通過下面的詳細描述并通過參照附圖將〗吏本發(fā)明的描述以及 其他優(yōu)點將變得顯而易見
圖1示出了采用本領(lǐng)域的冷燒蝕涂層/薄膜生產(chǎn)技術(shù)以及才幾械 加工和其他相關(guān)工作應(yīng)用的示例性電掃描器裝置；
圖lb示出了其中以2 MHz的重復頻率在掃描激光束中釆用電 流計掃描器導致脈沖的嚴重重疊的情況；
圖2a示出了已知技術(shù)的等離子體相關(guān)的問題；
圖2b示出了已知技術(shù)的等離子體相關(guān)的另一個問題；
圖3示出了為太陽能電池生產(chǎn)的示例性層；
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的用于利用脈沖激光技術(shù)產(chǎn)生一個太陽 能電池的層的示例性設(shè)備；
池的多個層的示例性設(shè)備；圖6a示出了在才艮據(jù)本發(fā)明的方法中采用的一種可能的渦流掃 描器鏡；
圖6b示出了圖6a的實施例中的每個鏡實現(xiàn)的燒蝕束的移動；
圖7示出了根據(jù)本發(fā)明采用的通過一個可能的旋轉(zhuǎn)掃描器的光 束制導；
圖8a示出了根據(jù)本發(fā)明采用的通過另一個可能的旋轉(zhuǎn)掃描器 的光束制導；
圖8b示出了根據(jù)本發(fā)明采用的通過又一個可能的旋轉(zhuǎn)掃描器 的光束制導；
圖10a示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方式，其中，通過以旋轉(zhuǎn)掃描 器(渦流掃描器)掃描激光束來燒蝕靶材料；
圖10b示出了圖10a的靶的示例性部件；
圖10c示出了圖10b的耙材料的示例性燒蝕斑；
圖11示出了才艮據(jù)本發(fā)明以旋轉(zhuǎn)掃描器掃描并燒蝕靶材料的示 例寸生方法。
具體實施例方式
上述圖la、圖lb、圖2a以及圖2b已經(jīng)在現(xiàn)有技術(shù)中被描述過。
圖3示出了太陽能電池的示例性層，其基于薄層技術(shù)。襯底360 可以是例如玻璃或塑沖+材并+。在太陽能電池的輻射表面處有抗反射
層362。也可以是用于保持外表面清潔并保護其不受環(huán)境壓力的其 他層或附加的層。在襯底360的內(nèi)表面處有導電層364，其可根據(jù) 電3各圖以及太陽能電池的劃分(partitioning)來i殳計。優(yōu)選地，導 電層是可透過的和/或?qū)щ娋€由窄導線制成，該窄導線僅覆蓋表面的 一小部分。接下來，在導電層之上有一個或多個半導體層366。最 后，是用于提供太陽能電池的第二電勢的布線的另一導電層368。 如果在該導電層之后不再有半導體層，則第二導電層不需要是可透 過的。在第二導電層的表面處也可有附加的保護層。
如果用半導體4于底生產(chǎn)太陽能電池，則存在類似順序的類似 層，而該生產(chǎn)是以半導體襯底開始并在該^H"底上產(chǎn)生其他層來實現(xiàn)的。
圖4示出了以激光燒蝕處理材沖牛的示例性系統(tǒng)。由激光源44 形成激光束并用旋轉(zhuǎn)光學掃描器IO朝向耙掃描該激光束。靶47成 帶;)犬，其/人進#+壽昆(feed roll) 48 i座纟克至'J出泮+哞昆(discharge roll) 46。 靶由在燒蝕的位置上具有開口 52的支持板51支持。但是，可替代 地，靶可以不是帶狀的諸如旋轉(zhuǎn)柱面的其他形狀的靶材料。當從掃 描器接收到的激光束49擊中靶時，材料-故燒蝕，并且提供等離子 體流。襯底50 被-沒置在等離子體流中。從而用輩巴材料層對襯底進 行涂敷。如果在沉積之后對層進行了機械加工，則這可以由激光束 來進行。
以許多其他可替代結(jié)構(gòu)以及設(shè)備提供激光燒蝕也是可能的。例 如，從襯底下方或上方或從下方和上方提供沉積是可能的。也可以 使用設(shè)置在可透過的片材(sheet)上的靶材料。在這樣的設(shè)備中， 可將靶材料非?？拷宓自O(shè)置并通過片材的可透過的部分將激光 束提供到靶。如果靶材料是片材處的薄膜，則可朝向襯底進行燒蝕。 可通過在可透過的薄板上燒蝕靶材料而首先產(chǎn)生靶片材。
圖5示出了用于生產(chǎn)太陽能電池的層的示例性生產(chǎn)線安排。該 安4非包括^立于同一個處理室510中的五個纟敫光處3里單元571-575。 在處理單元上方的是用于將襯底581-585沿該生產(chǎn)線傳送的輸送機 591。每個處理單元乂于一于底^是供確定的處理。多個處理單元可產(chǎn)生 多個層或可向襯底或產(chǎn)生的多個層提供激光機械加工。當然，在生 產(chǎn)線中也可以有其他類型的處理單元。本發(fā)明的一個重要優(yōu)點在于 能夠在同 一條生產(chǎn)線上在同 一個室中沉積不同材;陣的多個層。其甚 至能夠提供可能所需的激光圖案。當在同一個室中產(chǎn)生所有或大部 分的層時，由于半成品的操作造成的污染或其他缺陷是最小的。
接下來，將對適用的旋轉(zhuǎn)掃描器的物理依據(jù)和結(jié)構(gòu)進行描述。
根據(jù)本發(fā)明，提供了 一種用于通過激光燒蝕提供具有確定表面 的太陽能電池的層的方法，在該方法中，^寺涂lt的表面積包4舌至少 0.2dm2并通過采用超短脈沖激光沉積來實施沉積，其中，以包括至 少一個用于反射該激光束的4竟的^^轉(zhuǎn)光學掃描器來掃描^K沖激光束。
超短激光脈沖沉積通常簡寫為USPLD。該沉積也被稱為冷燒 蝕，其特征之一是例如與竟爭納秒激光相反，實際上沒有乂人露出的 把區(qū)域到該區(qū)域周邊的熱傳遞發(fā)生，激光脈沖能量仍然足以超過靶 材料的燒蝕閾4直。脈沖長度通常在50 ps以下(例如5 ps- 30 ps， 即，超短的)，冷:曉蝕it見象是通過皮秒以及飛秒和阿秒"永沖;敫光實
現(xiàn)的。通過激光燒蝕,人耙蒸發(fā)出的材料一皮沉積到Y(jié)呆持在^妄近室溫的 襯底上。暴露面積上的輩巴材料的等離子體溫度仍然達到1 ，OOO,OOOK。 等離子體速度是優(yōu)異的，達到100，000m/s,并因此導致產(chǎn)生了更好 的涂層/薄膜的附著。在本發(fā)明的一種更優(yōu)選的實施方式中，所述均 勻表面面積包括至少0.5 dm^在本發(fā)明的另一種更優(yōu)選的實施方式 中，該均勻表面面積包括至少1.0 dm2。本發(fā)明也容易地實現(xiàn)了包括 諸如1 m2及以上的大于0.5m2的均勻涂敷表面的產(chǎn)品的涂敷。該工
藝對用于具有高質(zhì)量等離子體的太陽能電池的層的大表面進^"涂 敷特別有利。
在工業(yè)化應(yīng)用中，達到高效率的激光處理是非常重要的。在冷 燒蝕中，為了促進冷燒蝕現(xiàn)象，激光脈沖的密度必須超過預定閾值。 該閾值取決于耙材神+。為達到高處理效率以及由此帶來的高工業(yè)生
產(chǎn)率，"永沖的重復頻率應(yīng)該是高的，i者如達到1 MHz，優(yōu)選大于2 MHz以及更優(yōu)選大于5 MHz。如前所述，不使多個月永沖指向乾表面 的相同位置是有利的，因為伴隨者會導致低質(zhì)量的等離子體、以及 由此帶來的低質(zhì)量涂層和薄膜、不期望的對靶材料的侵蝕、可能的 對把材料的加熱等的顆粒沉積，這會導致靶材料中的累積效應(yīng)。所 以，為達到高效率的處理，還需要具有高掃描速度的激光束。根據(jù) 本發(fā)明，位于靶表面的光束的速度一般應(yīng)大于10m/s，并優(yōu)選大于 50 m/s以及更優(yōu)選大于100 m/s，甚至達到2000 m/s的速率以進行 有效處理。
圖6a示出了旋轉(zhuǎn)渦流掃描器的一個實例，其可用于實施本發(fā) 明。才艮據(jù)該實施方式，旋轉(zhuǎn)光學掃描器包括至少三面用于反射激光 束的鏡。在本發(fā)明的一種實施方式中，在涂敷方法中采用了圖5所 示的多邊形棱4竟。此處，多邊形棱4竟具有多個面21、 22、 23、 24、 25、 26、 27以及28。箭頭20指示該對菱4竟能夠沿其軸19 ^走轉(zhuǎn)，該 軸是棱鏡的對稱軸。當圖6a的棱鏡的面是鏡面時，為達到掃描線 進行有利的傾斜，由于棱鏡沿其軸旋轉(zhuǎn)，可通過反射的方法，使每 個面按其順序的排列使入射到棱鏡的鏡表面的射線的方向改變，在 其射線傳豐斬線中，該棱鏡可應(yīng)用在才艮據(jù)本發(fā)明實施方式的方法中作 為旋轉(zhuǎn)掃描器(即，渦流掃描器)的一個部件。圖6a示出了 8個 面，^旦可明顯地多于這些面，甚至是凄t十倍或凄t百倍。圖6a還示 出了鏡對于軸是相同傾斜角度，但尤其是在包括多個鏡的實施方式 中，該角度可逐步(insteps)發(fā)生改變，可通過在確定范圍內(nèi)以步
進(stepping)的方式在靶上實現(xiàn)工作位置(work spot)上的確定步 進偏移(stepped shift),如圖6b所示。關(guān)于例如渦流掃描器鏡的各 種設(shè)備的尺寸、形狀、以及激光束反射鏡的數(shù)量，不限于本發(fā)明的 不同實施方式。
圖6a的渦流掃描器的結(jié)構(gòu)包括沿中心軸19對稱布置的至少2 面鏡，優(yōu)選多于6面鏡，例如8面鏡(21到28)。由于渦流掃描器 中的棱鏡21使20繞中心軸19旋轉(zhuǎn)，所以這些鏡將從點29反射的 射線(例如激光束)精確地導向至線形區(qū)域上，該射線通常起始于 一個方向和相同方向(圖6b )。渦流掃描器的鏡結(jié)構(gòu)可以是不傾斜 (圖7)的或以所需角度傾存牛，例如圖8a和圖8b?？梢宰杂蛇x4奪 渦流掃描器的尺寸和比例。在涂敷方法的 一種有利的實施方式中， 其周長為30cm、直徑為12cm，并且高為5 cm。
在本發(fā)明的一種實施方式中，渦流掃描器的鏡21-28優(yōu)選位于 與中心軸19具有傾斜角度的位置是有利的，因為接下來可將激光 束容易地導入掃描器系統(tǒng)中。
在根據(jù)本發(fā)明的實施方式將釆用的渦流掃描器(圖6a)中，鏡 21-28可以這才羊的方式4皮:t匕偏離在S走專爭運動一圈期間，其掃描與 鏡21-28 —樣多的線形區(qū)域(圖6b ) 29。
根據(jù)本發(fā)明的 一種實施方式，此處的旋轉(zhuǎn)光的意指包括至少一 個用于反射激光束的鏡的掃描器。在專利申請FI20065867中描述了 這種掃描器以及其應(yīng)用。圖9示出了具有一個》走轉(zhuǎn)4竟的掃描器910。 鏡914被安排為以沿轉(zhuǎn)軸916的軸旋轉(zhuǎn)。圖9還示出了鏡的側(cè)視圖 和端一見圖。該鏡為圓柱形，略向轉(zhuǎn)軸916的軸偏斜。鏡被示作傾斜 的圓柱是為了更好的使鏡的形狀完全可見，以及因此鏡的末端 (end)也是傾斜的。但是，也可具有垂直于旋轉(zhuǎn)軸的邊緣。光學
掃描器具有位于轉(zhuǎn)軸處的連4妄4竟的軸心棒。可用例如末端^反或4侖輻
(spoke)(圖中未示出)將鏡連接到旋轉(zhuǎn)軸。
圖10a示出了采用快速旋轉(zhuǎn)掃描器的皮秒范圍脈沖激光燒蝕靶 材料來實現(xiàn)與相鄰脈沖略微重疊的靶材料的燒蝕，其可避免與現(xiàn)有 技術(shù)的電掃描器相關(guān)的問題。圖10b示出了被燒蝕的材料的一部分 的放大圖，清楚地示出了在x軸和y軸上材料是平滑的并受控燒蝕， 因此產(chǎn)生高質(zhì)量、無顆粒等離子體以及進一步高質(zhì)量薄膜和涂層。 圖10c示出了由一個或幾個l永沖實現(xiàn)的單個燒蝕斑的可能的x和y 維度的一個實例。此處，可以清楚地看到，本發(fā)明以其中夂克蝕斑的 寬度總是比燒蝕斑區(qū)域的深度大得多的方式實現(xiàn)材料的燒蝕。理論 上，可能的顆粒(如果其能夠被產(chǎn)生)可具有最大尺寸的斑深度。 現(xiàn)在旋轉(zhuǎn)掃描器實現(xiàn)了高質(zhì)量的具有高生產(chǎn)速率的無顆粒、同時具 有大的掃描寬度的等離子體的生產(chǎn)，這對包括大表面積的待涂敷的 襯底尤其有利。另夕卜，圖10a、圖10b以及圖10c清楚地示出了 與現(xiàn)有l(wèi)支術(shù)相反，已4皮燒蝕過的耙材料區(qū)域可再次;故燒蝕以產(chǎn)生新 的高級的等離子體(high class plasma),因此乂人才艮本上降j氐了所有 涂層/薄膜的生產(chǎn)成本。
圖11 7jT出j異t通遼木用反"—USFL1J徵元頭應(yīng)好r彩 流掃描器掃描激光脈沖的實施例。此處，掃描速度是30m/s,激光 光斑寬度是30ium。在本實施例中，在相鄰脈沖之間有1/3的重疊。
接下來，將對適合用作太陽能電池的層的耙材料進4于描述?？?透過的導電材料層可由例如氧化銦錫、摻鋁氧化鋅、氧化錫或摻氟 氧化錫制成。非可透過的導電材沖+層可由例如鋁、銅或4艮制成。半 導體材料層可由例如硅、鍺銦錫氧化物、摻鋁氧化鋅、氧化錫或摻
氟氧化錫制成?？狗瓷渫繉涌捎衫绲杌蜓趸佒瞥伞５?， 這些僅是常用材料的一些實例。接下來，將對另一些可替代的材料 ii^f亍纟田的"i寸i侖。
有利的金屬氧化物包括例如氧化鋁以及其不同復合物，例如鋁
鈦氧化物(ATO)。由于其電阻率，具有高質(zhì)量的高光傳輸氧化銦 錫(ITO)尤其適合用于其中可采用涂層以使涂l欠的表面變暖的應(yīng) 用中。其也可被用于陽光控制(solar-control )。釔穩(wěn)定化的氧化《告 是具有優(yōu)異的光學特性、耐磨性的不同氧化物的另 一個實例。
一些其4也的金屬也可^皮用于太陽能電池應(yīng)用中。此處，來源于 金屬的薄膜的光特性與塊金屬的光特性有些不同。在超薄膜(厚度 〈100A)中，變量會使光學常數(shù)的概念出現(xiàn)問題，從而使涂層(薄 膜)的質(zhì)量和表面粗糙度成為關(guān)4建二技術(shù)特征。用本發(fā)明的方法能夠 容易地生產(chǎn)出這樣的涂層。
本申請中采用的介電材料包括氟化物(例如，MgF2、 CeF3)、 fU匕物(例如，A1203、 Ti02、 Si02)、碌d匕物(例i口， ZnS、 CdS ) 以及i者如ZnSe和ZnTe的混合物(復合物)。介電光材料的一個重 要的共同特點在于其在光譜的一些相關(guān)部分具有非常低的吸收率 (a< 103/cm);在該區(qū)域，它們必須是可透過的(例如，氟化物和 氧化物可見光和紅外線區(qū)i或，石克化物在紅外線區(qū):t或)。用本發(fā)明的 方法能夠有利地產(chǎn)生介電涂層。
在太陽能電池的前電極中，可透過的導電膜可包括非常薄的金 屬或半導體氧化物和/和最近常用的甚至是諸如氮化銦鎵的氮化物。
傳統(tǒng)上用作可透過導體的金屬包括Au、 Pt、 Rh、 Ag、 Cu、 Fe 以及Ni。導電率和透明度的同時優(yōu)化對薄膜沉積提出了相當大的挑 戰(zhàn)。 一個極端是具有非常高透明度和非常高電阻率的不連續(xù)的島； 另一極端是過早聚結(jié)(凝結(jié)，coalesce)并連續(xù)的膜具有高導電率而 具有4氐透明度。因為這些原因，通常4吏用諸如Sn02、 ln203、 CdO， 以及更普遍地，使用它們的合金(例如，ITO),摻雜的ln203 (與 Sn、 Sb)以及4參雜的Sn02 (與F、 CI等)。 可通過在活性氧氣氛中燒蝕一種或多種金屬或通過燒蝕氧化 材料來產(chǎn)生金屬氧化物涂層。甚至在后一個可能性中可通過在活性 氧中進4亍燒蝕以增加涂層的質(zhì)量和/或生產(chǎn)速率。當產(chǎn)生氮化物時， 根據(jù)本發(fā)明可以使用氮氣氣氛或液氨以增加涂層質(zhì)量。本發(fā)明的一 個典型實例是氮化碳(C3N4膜)的產(chǎn)生。
才艮據(jù)本發(fā)明的另一實施方式，以包括超過90原子％的石友的石友 材料來產(chǎn)生太陽能電池層的該均勻表面區(qū)域，所述碳原子具有多于
70%的sp3雜化(sp3-鍵，sp3-bonding )。這樣的材并牛包括例如非晶金 剛石、納米晶體金剛石或甚至擬單晶金剛石。各種金剛石涂層使玻 璃制品具有優(yōu)異的摩擦特性(tribological )、耐磨性以及耐劃傷特性， 但是也增加了熱導性和電阻。玻璃上的金剛石涂層(如果其具有高 質(zhì)量，即，晶體形式)可專門用于太陽能電池中。
在本發(fā)明的又一實施方式中，該均勻表面區(qū)域可由包括不同比 率的石灰、氮化物和/或硼的材料制成。這樣的材沖十包括硼^友氮化物、 碳氮化物(C2N2和C3N4)、氮化硼、碳化硼或B-N、 B-C以及C-N 相的不同雜化的相。該材料是低密度的類金剛石(diamond-like )材 料，是非常耐磨的并通常是化學惰性的。例如在太陽能電池中碳氮 化物也用作涂層以在腐蝕環(huán)境中^f呆護玻璃制品。
根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式，僅以一層單一涂層涂敷太陽能電 池產(chǎn)品的外表面。4艮據(jù)本發(fā)明的另一實施方式，以多層涂層涂J丈太 陽能電池的該均勻表面。多個涂層是由不同原因而產(chǎn)生的。 一個原 因是為了增加確定涂層到玻璃制品表面的附著力，可通過制造第一 層涂層來實現(xiàn)，其具有到玻璃表面的更好附著力并具有其后的涂層 到該層具有比所述第一層涂層到玻璃表面本身更好的附著力的這 種特性。另外，多層涂層可具有不具有該結(jié)構(gòu)就無法實現(xiàn)的多種功 能。本發(fā)明在一個單獨的涂敷室或在相鄰的涂敷室中實現(xiàn)了多個涂 層的生產(chǎn)。 本發(fā)明還通過同時燒蝕一個復合材料靶或包4舌一種或多種物 質(zhì)的兩種或多種靶材料實現(xiàn)了太陽能電池的復合層/涂層的產(chǎn)生。
燒蝕層的合適厚度是例如在20 nm到20 pm之間，優(yōu)選在100 nm到5nm之間。涂層厚度不必限于此，因為另一方面本發(fā)明實王見 了分子級涂層以及另一方面諸如100 jmi及以上的非常厚涂層的制備。
根據(jù)本發(fā)明，還通過激光燒蝕提供了包括被涂敷的確定表面的 太陽能電池產(chǎn)品，其中，該被涂敷的均勻表面區(qū)域包括至少0.2dm2 并且該涂敷是通過采用其中以旋轉(zhuǎn)光學掃描器掃描脈沖激光束的 超短脈沖激光沉積來進^f于的，該旋轉(zhuǎn)光學掃描器包4舌至少一面用以 反射該激光束的4竟。這些產(chǎn)品帶來的具體優(yōu)勢已在前述該方法中進 行了描述。
在本發(fā)明的一種更優(yōu)選的實施方式中，該均勻表面面積包4舌至 少0.5dm2。在本發(fā)明的另一更優(yōu)選的實施方式中，該均勻表面面積 包括至少1.0 dm2。本發(fā)明也容易地實現(xiàn)了包括諸如1 m2及以上的 大于0.5 1112的均勻涂^表面面積的產(chǎn)品。
根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式，當利用原子力顯孩丈鏡(AFM) 乂人 100 (im2的面積掃描時，涂#欠在該均勻表面面積上的涂層的平均表 面相4造度小于10 nm。
才艮據(jù)本發(fā)明的另 一 實施方式，該均勻表面區(qū)域上產(chǎn)生的涂層的 光透射率不小于88%，優(yōu)選不小于90%并且最優(yōu)選不小于92%。在 一些情況下，光透射率可超過98%。
根據(jù)本發(fā)明的又一 實施方式，以其中該均勻表面區(qū)域以這樣的
方式進行涂敷該均勻表面區(qū)域上的該涂層的第一個50%不包括直 徑超過1000 nm的4壬4可顆粒，優(yōu)選100 nm并且最4尤選30 nm。
根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式，該層包括金屬、金屬氧化物、金 屬氮化物、金屬碳化物、或它們的混合物。已經(jīng)在前面的發(fā)明的涂 敷方法的描述中對可能的金屬進行過描述。
根據(jù)本發(fā)明的另 一種實施方式，也將玻璃制品的該均勻表面區(qū) 域用超過90原子％的碳的碳材料來涂敷，所述碳原子包含多于70% 的spS雜化。已經(jīng)在對本發(fā)明的涂敷方法的描述中描述了可能的碳材料。
才艮據(jù)本發(fā)明的另一種實施方式，該均勻表面區(qū)域包括不同比率 的碳、氮和/或硼。已經(jīng)在前面的發(fā)明的涂敷方法的描述中描述了對 這種材料。
根據(jù)本發(fā)明的另 一實施方式，以有機聚合物材料涂敷該產(chǎn)品的 均勻表面區(qū)域。已經(jīng)在前面的發(fā)明的涂敷方法的描述中描述了這種 材料。
根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式，在玻璃制品的均勻表面上的 涂層的厚度在20 nm到20 jam之間，優(yōu)選地在100 nm到5 |am之間。 本發(fā)明還實現(xiàn)了包括一個或多個原子層涂層以及諸如超過100 nm, 例如1 mm的厚涂層的涂敷的玻璃制品。
在本專利說明書中，由于其能夠使用上述以及本領(lǐng)域的技術(shù)人 員的一^:知識實現(xiàn)，所以沒有對其他激光燒蝕設(shè)備的各種組件結(jié)構(gòu) 進行更詳細的描述。
在上文中，〗義對有才艮據(jù)本發(fā)明的一些解決辦法的實施例進^f亍了 描述。在由權(quán)利要求限定的范圍框架內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的原則可被自 然地/f奮改，例如，^"實5見的細節(jié)以及<吏用范圍的<務(wù)改。
例如，僅對太陽能電池的少數(shù)結(jié)構(gòu)作為實例進行了討論。還有 許多其他可替代結(jié)構(gòu)的其他類型，其中，該結(jié)構(gòu)包括一個或多個通 常是半導體、導電、絕^彖以及可透過材料的不同材料的層。當然， 也可以將本發(fā)明應(yīng)用到其他類型的結(jié)構(gòu)的太陽能電池中。
權(quán)利要求
1. 一種通過激光燒蝕產(chǎn)生至少一個具有表面的層并將其用作太陽能電池的部件的方法，其特征在于，待產(chǎn)生的表面區(qū)域包括至少0.2dm2的面積并且涂敷是通過采用超短脈沖激光沉積來實施的，其中，脈沖激光束是用包括至少一面用于反射所述激光束的鏡的旋轉(zhuǎn)光學掃描器來掃描的。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述表面區(qū)域是均 勻表面區(qū)i或。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述表面區(qū)域 包括至少0.5 dm2的面積、。
4. 才艮據(jù)前述4又利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所述表 面區(qū)i或包4舌至少1.0 dm2的面積。
5. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，采用的 所述;敫光沉積的"永沖頻率至少為lMHz。
6. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，半導體 或?qū)щ妼拥谋砻娌话ǘ搪啡毕菀蛩亍?br> 7. 才艮據(jù)前述一又利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所述激 光燒蝕在10"至10"2氣壓的真空下進行，并優(yōu)選在10"至10—4 氣壓的真空中進行。
8. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，靶材料 與待產(chǎn)生的所述均勻表面區(qū)域之間的距離小于25 cm，優(yōu)選小 于15 cm并且最4尤選小于10 cm。
9. 4艮據(jù)前述—又利要求中任一項所述的方法，其特征在于，靶才才庫牛的燒蝕表面可被重復燒蝕以便產(chǎn)生無缺陷涂層。
10. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，當利用 原子力顯微鏡(AFM)從100 (am2的區(qū)域掃描時，在所述均勻 表面區(qū)域上產(chǎn)生的層的平均表面粗糙度小于100 nm。
11. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，在所述 均勻表面區(qū)域上產(chǎn)生的層的透光率不小于88%,優(yōu)選不小于 90%并且最優(yōu)選不小于92%。
12. 4艮據(jù)4又利要求1所述的方法，其特征在于，所述層的表面區(qū)i或 以以下方式產(chǎn)生所述均勻表面區(qū)域上的所述涂層的第 一個 50%不包含具有的直徑超過1000 nm,優(yōu)選100 nm并且最^尤 選30nm的任何顆粒。
13. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，可透過 的導電材料層由氧化銦錫、摻鋁氧化鋅、氧化錫或摻氟氧化錫 制成。
14. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，不可透 過的導電材料層由鋁或銅制成。
15. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，半導體 材料層由硅、鍺銦錫氧化物、摻鋁氧化鋅、氧化錫或摻氟氧化 錫制成。
16. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，抗反射 涂層由例如氮化硅或氧化鈦制成。
17. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項的方法，其特征在于，所述層包4舌 至少80%金屬氧化物或其組合物。
18. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所述層 由包括超過90原子％的碳的碳材料制成，所述碳原子具有大 于70%的sp3雜^f匕。
19. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所述層 材料包括不同比率的^友、氮和/或硼。
20. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，用多層 的涂層來涂敷所述太陽能電池的外表面。
21. 才艮據(jù)前述片又利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所述層 的厚度在20 nm到20 )iim之間， <尤選在100 nm到5 pm之間。
22. —種太陽能電池，包括具有由激光燒蝕產(chǎn)生的表面的至少一個 層，其特征在于，待產(chǎn)生的均勻表面區(qū)域包括至少0.2dm2的 面積并且所述層是通過采用超短脈沖激光;冗積而產(chǎn)生的，其 中，脈沖激光束是用包括至少一面用于反射所述激光束的鏡的 旋轉(zhuǎn)光學掃描器來掃描的。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的太陽能電池，其特征在于，所述表面 區(qū)i或是均勻表面區(qū)i或。
24. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的太陽能電池，其特征在于，所述均勻 表面區(qū)i或包4舌至少0.5 dn^的面積。
25. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的太陽能電池，其特征在于，所述均勻 表面區(qū)i或包4舌至少1.0dn^的面積。
26. 根據(jù)權(quán)利要求23-25中任一項所述的太陽能電池，其特征在 于，當用原子力顯樣M竟(AFM)從100 sq.microns.的面積掃描時，在 所述均勻表面區(qū)域上產(chǎn)生的涂層的平均表面粗糙度小于100 nm。
27. 根據(jù)權(quán)利要求23-27中任一項所述的太陽能電池，其特征在 于，所述均勻表面區(qū)域上產(chǎn)生的涂層的透光率不小于88%, 優(yōu)選不小于90%并且最優(yōu)選不小于92%。
28. 根據(jù)權(quán)利要求23-27中任一項所述的太陽能電池，其特征正在 于，所述表面區(qū)i或以以下方式產(chǎn)生其中，戶斤述均勻表面區(qū)域 上的所述涂層的第一個50%不包含具有的直徑超過1000 nm, 優(yōu)選100 nm并且最優(yōu)選30 nm的任何顆并立。
29. 根據(jù)權(quán)利要求23-28中任一項所述的太陽能電池，其特征在 于，可透過的導電材料層由氧化銦錫、摻鋁氧化鋅、氧化錫或 摻氟氧化錫制成。
30. 根據(jù)權(quán)利要求23-29中任一項所述的太陽能電池，其特征在 于，不可透過的導電材料層由鋁、銅或銀制成。
31. 根據(jù)權(quán)利要求23-30中任一項所述的太陽能電池，其特征在 于，半導體材料層由硅、鍺銦錫氧化物、摻鋁氧化鋅、氧化錫 或摻氟氧化錫制成。
32. 根據(jù)權(quán)利要求23-31中任一項所述的太陽能電池，其特征在 于，抗反射涂層包括氮化硅或氧化鈦。
33. 根據(jù)權(quán)利要求23-32中任一項所述的太陽能電池，其特4正在 于，所述層包括金屬、金屬氧化物、金屬氮化物、金屬碳^f匕物 或它們的混合物。
34. 根據(jù)權(quán)利要求23-33中任一項所述的太陽能電池，其特4正在 于，所述層包括,灰材料，所述碳材料包括超過90原子％的碳， 所述碳原子具有大于70%的spS雜化。
35. 4艮據(jù)4又利要求23-34中任一項所述的太陽能電池，其特;f正在 于，所述層材料包括不同比率的碳、氮和/或硼。
36. 根據(jù)權(quán)利要求23-35中任一項所述的太陽能電池，其特;f正在 于，用多層的涂層來涂Jt所述太陽能電池的外表面。
37. 根據(jù)權(quán)利要求23-36中任一項所述的太陽能電池，其特4正在 于，^j"于太陽能電;也，戶斤述層的厚度在20nm到20]nm之間， 4尤選在100 nm到5 um之間。
38. —種用于生產(chǎn)太陽能電池的至少一個部件的i殳備，所述設(shè)備包 括通過激光燒蝕產(chǎn)生具有表面的至少一個層的裝置，其特4正在 于，待產(chǎn)生的表面區(qū)域包括至少0.2dm2的面積并且所述"i殳備 包括通過采用超短脈沖激光沉積來提供層的裝置，其中，所述 i殳備包括用于掃描脈沖激光束的旋轉(zhuǎn)光學掃描器，所述旋l爭掃 描器包括至少一面用于反射所述激光束的鏡。
39. 根據(jù)權(quán)利要求38所述的設(shè)備，其特征在于，所述表面區(qū)域是 均勻表面區(qū)域。
40. 根據(jù)權(quán)利要求38或39所述的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備包 括用于在同一個室中生產(chǎn)同一個太陽能電池的至少兩個層的裝置。
41. 根據(jù)權(quán)利要求38-40中任一項所述的設(shè)備，其特征在于，所述 設(shè)備包括用于在同 一個室中對同 一個太陽能電池的層或4十底 進行機械加工的裝置。
全文摘要
本發(fā)明大體上涉及太陽能電池、太陽能電池中的材料層、太陽能電池的生產(chǎn)方法、以及用于生產(chǎn)太陽能電池的制造設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明的太陽能電池包括至少一個具有由激光燒蝕產(chǎn)生的表面的層，其中，產(chǎn)生的均勻表面區(qū)域包括至少0.2dm²的面積并且已經(jīng)通過采用超短脈沖激光沉積而形成該層，其中用包括至少一個用于反射所述激光束的鏡的旋轉(zhuǎn)光學掃描器來掃描脈沖激光束。
文檔編號H01L31/18GK101389439SQ200780006361
公開日2009年3月18日 申請日期2007年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月23日
發(fā)明者亞里·魯圖, 尤哈·梅基塔洛, 拉塞·普利, 雷約·拉帕萊寧, 韋莎·米呂邁基 申請人:皮克迪昂有限公司