專利名稱：焊接接合及檢查方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實(shí)施例一般涉及一種在太陽能電池生產(chǎn)線中可靠地形成太陽能電池器件中電連接的裝置和工藝。
背景技術(shù)：
光伏(PV)器件或者太陽能電池是將太陽光轉(zhuǎn)換成直流(DC)電功率的器件。典型的薄膜PV器件或者薄膜太陽能電池具有一個(gè)或多個(gè)p-i-n接合區(qū)。每個(gè)p-i-n接合區(qū)包括P型層、本征型層和η型層。當(dāng)太陽能電池的p-i-n接合區(qū)暴露到太陽光(由光子能量構(gòu)成)時(shí)，太陽光通過PV效應(yīng)轉(zhuǎn)換成電力。太陽能電池可平鋪成較大的太陽能陣列。通過使用特定的框架和連接器連接多個(gè)太陽能電池并將它們聯(lián)合成平板而產(chǎn)生該太陽能陣列。通常，薄膜太陽能電池包括主動區(qū)或者光電轉(zhuǎn)換單元，和作為前電極和/或背電極設(shè)置的透明導(dǎo)電氧化物(TCO)膜。光電轉(zhuǎn)換單元包括P型硅層、η型硅層和夾在P型硅層和η型硅層之間的本征型(i型)硅層?？墒褂冒ㄎ⒕Ч枘?μ c-Si)、非晶硅膜(a-Si)、 多晶硅膜(poly-Si)等多種類型的硅膜形成光電轉(zhuǎn)換單元的ρ型、η型和/或i型層。背電極可含有一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電層。隨著當(dāng)前替代能源的發(fā)展趨勢，存在對使用低成本太陽能電池產(chǎn)生電力的低成本方式的需求。常規(guī)的太陽能電池制造工藝是高度勞動密集型的且具有多個(gè)會影響生產(chǎn)線產(chǎn)能、太陽能電池成本和器件量率的干擾。常規(guī)的太陽能電池生產(chǎn)工藝包括多個(gè)人工作業(yè)，這些人工作業(yè)會導(dǎo)致所形成的太陽能電池器件的性能在各器件間相互不同。在典型的太陽能電池電連接工藝中，形成的電引線被人工設(shè)置在外殼內(nèi)部，該外殼被人工接合到太陽能電池。這些人工處理是勞動密集型的，耗費(fèi)時(shí)間且成本高。而且，目前的太陽能電池電連接工藝在不進(jìn)行物理破壞測試的情況下不能保證形成牢固且可靠的接合。因此，在太陽能電池生產(chǎn)系統(tǒng)中存在對自動電連接模組的需求，該自動電連接模組在電連接工藝期間提供非破壞性接合檢測。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，一種焊接接合檢查方法包括定位導(dǎo)電片至具有至少一個(gè)照相機(jī)的可視系統(tǒng)附近，所述導(dǎo)電片通過焊接材料至少部分地接合到導(dǎo)電引線。所述焊接材料的一部分至少部分地在導(dǎo)電片的周邊附近延伸。該方法還包括捕獲導(dǎo)電片和導(dǎo)電引線的一個(gè)或多個(gè)圖像，分析一個(gè)或多個(gè)圖像以確定在導(dǎo)電片的周邊附近延伸的焊接材料量，和通過比較所確定的在導(dǎo)電片的周邊附近延伸的焊接材料量與第一閾值，確定在導(dǎo)電片和導(dǎo)電引線之間是否形成了合格的接合。在另一實(shí)施例中，一種焊接接合和檢查方法包括使導(dǎo)電片和加熱元件接觸，其中導(dǎo)電片與導(dǎo)電引線相鄰，及其中焊接材料被設(shè)置在導(dǎo)電片和導(dǎo)電引線之間。該方法還包括將功率施加到加熱元件同時(shí)監(jiān)控施加到加熱元件的功率量，在將功率施加到加熱元件期間測量加熱元件的溫度，捕獲導(dǎo)電片和導(dǎo)電引線的一個(gè)或多個(gè)圖像，分析一個(gè)或多個(gè)圖像以確定在導(dǎo)電片的周邊附近延伸的焊接材料量，和通過比較所監(jiān)控的功率量和所測量的溫度的曲線與期望的功率量和期望的溫度的曲線以及比較所確定的在導(dǎo)電片的周邊附近延伸的焊接材料量與第一閾值來確定在導(dǎo)電片和導(dǎo)電引線之間是否形成了合格的接合。在本發(fā)明的再一實(shí)施例中，一種太陽能電池電連接模組包括可視系統(tǒng)，被配置成掃描太陽能電池器件并將引線設(shè)置在太陽能電池器件上；和具有夾持元件的機(jī)械夾具，該夾持元件被配置成使用從可視系統(tǒng)接收的資訊拾取、操控和放置接線盒到太陽能電池器件上，以使接線盒的連接片與引線相鄰，其中焊接材料被設(shè)置在引線和連接片之間，及其中可視系統(tǒng)被進(jìn)一步配置成在基本垂直于連接片的角度捕獲連接片和引線的一個(gè)或多個(gè)圖像。 該模組還包括加熱組件，該加熱組件包括加熱元件，該加熱元件連接有熱偶，其中加熱元件被配置成接觸連接片。該模組還包括控制器，該控制器被配置成施加功率至加熱元件同時(shí)監(jiān)控施加到加熱元件的功率量，監(jiān)控來自熱偶的溫度讀數(shù)同時(shí)施加功率，分析一個(gè)或多個(gè)圖像以確定在連接片的周邊附近延伸的焊接材料量，和通過比較所監(jiān)控的功率量和溫度讀數(shù)與期望的功率和溫度、以及比較所確定的在連接片的周邊附近延伸的焊接材料量與第一閾值來確定在連接片和引線之間是否形成了合格的接合。


為了能詳細(xì)理解本發(fā)明的上述特征，將參考實(shí)施例對簡要說明如上的本發(fā)明進(jìn)行更具體的描述，一些實(shí)施例在附圖中示出。但是應(yīng)注意，附圖僅示出了本發(fā)明的典型實(shí)施例，由于本發(fā)明允許其他等效的實(shí)施例，因此不認(rèn)為附圖限制了本發(fā)明的范圍。圖1示出了根據(jù)本文描述的一個(gè)實(shí)施例的形成太陽能電池器件的工藝順序。圖2示出了根據(jù)本文描述的一個(gè)實(shí)施例的太陽能電池生產(chǎn)線的平面圖。圖3A是根據(jù)本文描述的一個(gè)實(shí)施例的薄膜太陽能電池器件的側(cè)截面圖。圖;3B是根據(jù)本文描述的一個(gè)實(shí)施例的薄膜太陽能電池器件的側(cè)截面圖。圖3C是根據(jù)本文描述的一個(gè)實(shí)施例的復(fù)合太陽能電池結(jié)構(gòu)的平面圖。圖3D是根據(jù)本文描述的一個(gè)實(shí)施例的薄膜太陽能電池器件的平面圖。圖3E是沿著圖3D的截面A-A的側(cè)截面圖。圖3F是根據(jù)本文描述的一個(gè)實(shí)施例的薄膜太陽能電池器件的側(cè)截面圖。圖4A是根據(jù)本文描述的一個(gè)實(shí)施例的接線盒貼附模組(attachment module)的示意性等視圖。圖4B是圖4A中描述的組件頭的一個(gè)實(shí)施例的正視圖。圖4C是圖4B中描述的熱電極組件的示意性截面圖，該熱電極組件位于接合接線盒連接片(tab)和太陽能電池器件引線的位置。圖4D是圖4B中描述的可視系統(tǒng)的示意性截面圖，該可視系統(tǒng)位于捕獲連接片和太陽能電池器件弓I線之間的焊接連接的圖像的位置。圖4E是通過圖4D中描述的照相機(jī)捕獲的圖像的示意圖。圖5示出了根據(jù)本文描述的一個(gè)實(shí)施例的處理順序。圖6示出了根據(jù)本文描述的一個(gè)實(shí)施例的保證高質(zhì)量焊接接合的處理順序。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明大體涉及一種自動化太陽能電池電連接模組，該模組被設(shè)置在自動化太陽能電池生產(chǎn)線中，并被配置成確保在電連接工藝期間形成牢固且可靠的接合。自動化太陽能電池生產(chǎn)線通常是用于形成太陽能電池器件的自動化處理模組和自動化裝置的排列。電連接模組通常提供一種用于在生產(chǎn)完整太陽能電池器件期間自動貼附接線盒至復(fù)合太陽能電池結(jié)構(gòu)的模組和工藝。該電連接模組還提供熱電極組件，該熱電極組件包括用于在接線盒和復(fù)合太陽能電池結(jié)構(gòu)之間形成焊接接合的加熱元件。在一個(gè)實(shí)施例中，熱電極組件還包括與加熱元件熱連通的溫度感應(yīng)器件，用于檢測連接工藝期間的溫度分布。該加熱元件和溫度感應(yīng)器件連接到控制器，該控制器被配置成在整個(gè)連接工藝期間監(jiān)控和比較輸入到加熱元件的能量和加熱元件尖端附近的溫度?？刂破鬟€被配置成在整個(gè)連接工藝期間比較實(shí)際的能量溫度分布和所期望的分布，并檢驗(yàn)是否實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量接合。在一個(gè)實(shí)施例中，電連接模組提供可視系統(tǒng)，該可視系統(tǒng)被配置成捕獲接線盒和復(fù)合太陽能電池結(jié)構(gòu)之間的焊接連接的圖像?？梢曄到y(tǒng)連接到控制器，該控制器被配置成分析和比較被捕獲的圖像和正確形成接合的圖像，以檢驗(yàn)是否實(shí)現(xiàn)了高質(zhì)量接合。圖1示出了工藝順序100的一個(gè)實(shí)施例，該工藝順序100包括使用太陽能電池生產(chǎn)線200形成太陽能電池器件的多個(gè)步驟(即步驟102-14 ，生產(chǎn)線200包括被配置成執(zhí)行本文描述的接合和質(zhì)量保證工藝的電連接模組。圖2是生產(chǎn)線200的一個(gè)實(shí)施例的平面圖，意圖通過系統(tǒng)以及系統(tǒng)設(shè)計(jì)的其他相關(guān)方面示出一些處理模組和工藝流程。系統(tǒng)控制器290可用于控制太陽能電池生產(chǎn)線200中的一個(gè)或多個(gè)部件。該系統(tǒng)控制器290有利于整個(gè)太陽能電池生產(chǎn)線200的控制和自動化，且通常包括中央處理器 (CPU)(未示出)、記憶體(未示出)和輔助電路(或I/O)(未示出)。CPU可以是任意形式的電腦處理器中的一種，該電腦處理器可在工業(yè)設(shè)定中用于控制各種系統(tǒng)功能、基板移動、 腔室工藝和輔助硬體(例如感測器、機(jī)械臂、電動機(jī)、燈等)，并監(jiān)控工藝(例如基板支架溫度、電源變數(shù)、腔室工藝時(shí)間、I/O信號等)。記憶體連接到CPU，且可為本地或遠(yuǎn)端的易獲得的記憶體中的一種或多種，諸如隨機(jī)存取記憶體(RAM)、唯讀記憶體(ROM)、軟碟、硬碟或者任何其他形式的數(shù)位記憶體等。將軟體指令和資料編碼并存儲在記憶體中以便指示CPU。 輔助電路也連接到CPU，用于以常規(guī)方式輔助處理器。輔助電路可包括緩存、電源、時(shí)鐘電路、輸入/輸出電路、子系統(tǒng)等。系統(tǒng)控制器290可讀取的程式(或者電腦指令)確定在基板上執(zhí)行哪些任務(wù)。優(yōu)選地，該程式是可由系統(tǒng)控制器290讀取的軟體，包括用于執(zhí)行任務(wù)的代碼，所述任務(wù)涉及除太陽能電池生產(chǎn)線200中執(zhí)行的各種工藝配方任務(wù)和各種腔室工藝配方步驟以外的監(jiān)控、移動、支撐、和/或定位基板。在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)控制器290還包括用于本地控制太陽能電池生產(chǎn)中的一個(gè)或多個(gè)模組的多個(gè)可編程邏輯控制器(PLC' s)，和處理完整太陽能電池生產(chǎn)線的較高等級的關(guān)鍵移動、排程和運(yùn)行的材料處理系統(tǒng)控制器(例如，PLC或者標(biāo)準(zhǔn)電腦)。在另一實(shí)施例中，系統(tǒng)控制器290包括包含在生產(chǎn)線200中的一個(gè)或多個(gè)處理模組內(nèi)部的多個(gè)本地控制器(即，CPU、記憶體、輔助電路)，用于本地監(jiān)控和控制各個(gè)模組和用于與系統(tǒng)控制器四0內(nèi)的較高級別的控制器通信。圖3A-3E中示出了可使用圖1中所示的工藝順序以及太陽能電池生產(chǎn)線200中所示出的部件形成和測試的太陽能電池300的實(shí)例。圖3A是能在下述系統(tǒng)中形成和分析的單接合區(qū)非晶硅太陽能電池300的簡化示意圖。如圖3A中所示，單接合區(qū)太陽能電池300向著光源或者太陽幅射301取向。太陽能電池300通常包括其上方形成了薄膜的基板302，諸如玻璃基板、聚合物基板、金屬基板或其他合適的基板。在一個(gè)實(shí)施例中，基板302是玻璃基板，尺寸為約 2200mmX^OOmmX3mm。太陽能電池300進(jìn)一步包括形成在基板302上方的第一透明導(dǎo)電氧化物(TCO)層310(例如氧化鋅(ZnO)、氧化錫(SnO))，形成在第一 TCO層310上方的第一 p-i-n接合區(qū)320，形成在第一 p-i-n接合區(qū)320上方的第二 TCO層340，和形成在第二 TCO層340上方的背接觸層350。在一種結(jié)構(gòu)中，第一 p-i-n接合區(qū)320可包括ρ型非晶硅層322，形成在ρ型非晶硅層322上方的本征型非晶硅層324，和形成在本征型非晶硅層3Μ上方的η型非晶硅層 326。背接觸層350可包括但不限于鋁(Al)，銀(Ag)，鈦(Ti)，鉻(Cr)，金(Au)，銅(Cu)，鉬 (Pt)，其合金或者其組合物。圖;3Β是太陽能電池300的實(shí)施例的示意圖，該太陽能電池300是向著光或者太陽幅射301取向的多接合區(qū)太陽能電池。該太陽能電池300包括其上方形成了薄膜的基板 302，諸如玻璃基板、聚合物基板、金屬基板或者其他合適基板。太陽能電池300可進(jìn)一步包括形成在基板302上方的第一透明導(dǎo)電氧化物(TCO)層310，形成在第一 TCO層310上方的第一 P-i-n接合區(qū)320，形成在第一 p-i-n接合區(qū)320上方的第二 p-i-n接合區(qū)330，形成在第二 p-i-n接合區(qū)330上方的第二 TCO層340，和形成在第二 TCO層340上方的背接觸層 350。第一 p-i-n接合區(qū)320包括ρ型非晶硅層322、形成在ρ型非晶硅層322上方的本征型非晶硅層324，和形成在本征型非晶硅層3Μ上方的η型微晶硅層326。該第二 p-i-n 接合區(qū)330可包括ρ型微晶硅層332、形成在ρ型微晶硅層332上方的本征型微晶硅層334、 和形成在本征型微晶硅層334上方的η型非晶硅層336。背接觸層350可包括但不限于鋁 (Al)，銀(Ag)，鈦(Ti)，鉻(Cr)，金(Au)，銅(Cu)，鉬(Pt)，其合金或者其組合物。圖3C是示意性示出在貼附接線盒之前形成的太陽能電池300的背面的實(shí)例的平面圖。圖3D是在貼附接線盒之后形成的太陽能電池300的背面的平面圖。圖3Ε是圖3D 中所示出的一部分太陽能電池300的側(cè)截面圖(見截面A-A)。如圖3C、3D和3E中所示，太陽能電池300可包括基板302、太陽能電池器件元件 (例如，元件代表符號310-350)、一個(gè)或多個(gè)內(nèi)部電連接(例如，側(cè)面匯流排355，交叉匯流排35 、接合材料層360、背玻璃基板361、和具有蓋370A的接線盒370。如圖3C中所示，背玻璃基板361可包括用于暴露出交叉匯流排356的引線362的開口 363。如圖3D中所示，接線盒370可包括具有連接片(connection tabs)354的兩個(gè)接線盒端子371、372，所述連接片3M通過側(cè)面匯流排355和交叉匯流排356經(jīng)由引線362 電連接到太陽能電池300，兩個(gè)接線盒端子371、372都與背接觸層350和太陽能電池300的主動區(qū)電通信。如隨后將描述的，接線盒370還可包括基準(zhǔn)功能部件358，用于定位、設(shè)置和貼附接線盒。在下文的討論中，為了避免與有關(guān)基板302上指定執(zhí)行的動作混淆，其上設(shè)置有一個(gè)或多個(gè)沈積層(例如，元件代表符號310-350)和/或一個(gè)或多個(gè)內(nèi)部電連接(例如， 側(cè)面匯流排355，交叉匯流排356)的基板302通常被稱作器件基板303。相似地，已經(jīng)使用接合材料360接合到背玻璃基板361上的器件基板303被稱作復(fù)合太陽能電池結(jié)構(gòu)304。圖3F是太陽能電池300的示意性截面圖，示出了用于在太陽能電池300內(nèi)部形成單個(gè)電池382A-382B的各個(gè)劃線區(qū)域。如圖3F中所示，太陽能電池300包括透明基板302、 第一 TCO層310、第一 p-i-n接合區(qū)320和背接觸層350?？蓤?zhí)行三次鐳射劃線步驟以產(chǎn)生溝槽381A、381B和381C，通常需要這些溝槽以形成高效的太陽能電池器件。盡管一起形成在基板302上，但是單個(gè)電池382A和382B由于形成在背接觸層350和第一 p-i-n接合區(qū) 320中的絕緣溝槽381C而彼此隔離。此外，溝槽381B形成在第一 p-i-n接合區(qū)320中以使背接觸層350與第一 TCO層310電接觸。在一個(gè)實(shí)施例中，在沈積第一 p-i-n接合區(qū)320和背接觸層350之前，通過鐳射劃線去除一部分的第一 TCO層310以形成絕緣溝槽381A。相似地，在一個(gè)實(shí)施例中，在沈積背接觸層350之前，通過鐳射劃線去除一部分的第一 p-i-n 接合區(qū)320以在第一 p-i-n接合區(qū)320中形成溝槽381B。一般的太陽能電池形成工藝順序參考圖1和2，工藝順序100通常始于步驟102，在步驟102中將基板302裝載到太陽能電池生產(chǎn)線200中的裝載模組202。在一個(gè)實(shí)施例中，以“未加工”狀態(tài)接收基板302， 在該“未加工”狀態(tài)中沒有適當(dāng)?shù)乜刂苹?02的邊緣、整體尺寸和/或清潔度。在一個(gè)實(shí)施例中，有利的是在于步驟102中接收基板進(jìn)入到系統(tǒng)中之前，接收基板302表面上已沈積有透明導(dǎo)電氧化物(TCO)層(例如，第一 TCO層310)的“未加工”基板302。如果諸如TCO 層的導(dǎo)電層未沈積在“未加工”基板表面上，則需要在基板302的表面上執(zhí)行下文所述的前接觸沈積步驟(步驟107)。參考圖1和2，在一個(gè)實(shí)施例中，在執(zhí)行步驟108之前，將基板302傳送到前端處理模組(圖2中未示出)，在該模組中在基板302上執(zhí)行前接觸形成工藝步驟107。在步驟107中，一個(gè)或多個(gè)基板前接觸形成步驟可包括一個(gè)或多個(gè)制備、蝕刻和/或材料沈積步驟，以在裸太陽能電池基板302上形成前接觸區(qū)域。在一個(gè)實(shí)施例中，步驟107包括一個(gè)或多個(gè)PVD步驟，用于在基板302表面上形成前接觸層，諸如第一 TCO層310。在一個(gè)實(shí)施例中，前端處理模組是可從加州圣克拉拉市的應(yīng)用材料公司獲得的ATONtmPVD 5. 7裝置，在該裝置中執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)處理步驟以沈積前接觸層。接下來，經(jīng)由自動設(shè)備281將器件基板303傳送到劃線模組208，在該模組中在器件基板303上執(zhí)行步驟108或者前接觸隔離步驟，以相互電隔離器件基板303表面的不同區(qū)域。在步驟108中，通過使用諸如鐳射燒蝕處理等材料去除步驟從器件基板303表面去除材料。在一個(gè)實(shí)施例中，使用Nd:釩酸鹽(NchYVO4)鐳射源自器件基板303表面燒蝕材料， 以形成電隔離器件基板303的一個(gè)區(qū)域和另一區(qū)域的劃線。在一個(gè)實(shí)施例中，在步驟108 期間執(zhí)行的鐳射劃線工藝使用1064nm波長的脈沖鐳射來圖案化設(shè)置在基板302上的材料， 以隔離構(gòu)成太陽能電池300的單個(gè)電池(例如，單個(gè)電池382A和382B)中的每一個(gè)。在一個(gè)實(shí)施例中，使用可從加州圣克拉拉市的應(yīng)用材料公司獲得的5. 7m2基板鐳射劃線模組。接下來，經(jīng)由自動裝置281將器件基板303傳送到處理模組212，在該模組中在器件基板303上執(zhí)行包括一個(gè)或多個(gè)光吸收層沈積步驟的步驟112。在一個(gè)實(shí)施例中，在將器件基板303傳送到處理模組212之前，在基板清洗模組210中清洗器件基板303。在步驟 112中，一個(gè)或多個(gè)光吸收層沈積步驟可包括用于形成太陽能電池器件的各個(gè)區(qū)域的一個(gè)或多個(gè)制備、蝕刻和/或材料沈積步驟。步驟112通常包括用于形成一個(gè)或多個(gè)p-i-n接合區(qū)的一系列子處理步驟。在一個(gè)實(shí)施例中，該一個(gè)或多個(gè)p-i-n接合區(qū)包括非晶硅和/或微晶硅材料。通常，在處理模組212中的一個(gè)或多個(gè)集群裝置(例如，集群裝置212A-212D) 中執(zhí)行該一個(gè)或多個(gè)處理步驟，以形成在器件基板303上形成的太陽能電池器件中的一或多層。在一個(gè)實(shí)施例中，如果太陽能電池器件形成為包括多個(gè)接合區(qū)，諸如圖3B中示出的串聯(lián)接合區(qū)太陽能電池300，則處理模組212中的集群裝置212A適合于形成第一 p-i_n接合區(qū)320，而集群裝置212B-212D被配置成形成第二 p-i_n接合區(qū)330。接下來，經(jīng)由自動裝置281將器件基板303傳送到劃線模組214，在該模組中在器件基板303上執(zhí)行步驟114或者互連形成步驟，以相互電隔離器件基板303表面的各個(gè)區(qū)域。在一個(gè)實(shí)施例中，使用可自應(yīng)用材料公司獲得的5. 7m基板鐳射劃線模組自基板表面燒蝕材料，以形成電隔離一個(gè)太陽能電池和另一太陽能電池的劃線。在一個(gè)實(shí)施例中，在步驟 114期間執(zhí)行的鐳射劃線工藝使用532nm波長的脈沖鐳射來圖案化設(shè)置在器件基板303上的材料，以隔離構(gòu)成太陽能電池300的單個(gè)電池。如圖3E中所示，在一個(gè)實(shí)施例中，通過使用鐳射劃線工藝在第一 P-i-n接合區(qū)320中形成溝槽381B。接下來，經(jīng)由自動裝置281傳送器件基板303至處理模組218，在該模組中在器件基板303上執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)基板背接觸形成步驟或者步驟118。在步驟118中，一個(gè)或多個(gè)基板背接觸形成步驟可包括用于形成太陽能電池器件的諸如背接觸層350等背接觸層的一個(gè)或多個(gè)制備、蝕刻和/或材料沈積步驟。在一個(gè)實(shí)施例中，使用可自加州圣克拉拉市的應(yīng)用材料公司獲得的ATONtmPVD 5. 7裝置執(zhí)行步驟118。在另一實(shí)施例中，使用一個(gè)或多個(gè) CVD步驟在器件基板303表面上形成背接觸層350。接下來，經(jīng)由自動裝置281傳送器件基板303至劃線模組220，在該模組中在器件基板303上執(zhí)行步驟120或者背接觸隔離步驟，以相互電隔離位于基板表面上的多個(gè)太陽能電池。在步驟120中，通過使用諸如鐳射燒蝕工藝等材料去除步驟從基板表面去除材料。 在一個(gè)實(shí)施例中，使用可從應(yīng)用材料公司獲得的5. 7m2基板鐳射劃線模組自器件基板303 表面燒蝕材料，以形成電隔離一個(gè)太陽能電池和另一太陽能電池的劃線。在一個(gè)實(shí)施例中， 在步驟120期間執(zhí)行的鐳射劃線工藝使用532nm波長的脈沖鐳射來圖案化設(shè)置在器件基板 303上的材料，以隔離構(gòu)成太陽能電池300的單個(gè)電池。如圖3E中所示，在一個(gè)實(shí)施例中， 通過使用鐳射劃線工藝在第一 P-i-n接合區(qū)320和背接觸層350中形成溝槽381C。接下來，經(jīng)由自動裝置281將器件基板303傳送到質(zhì)量保證模組222中，在該模組中在器件基板303上執(zhí)行步驟122或者質(zhì)量保證和/或分流去除步驟(shunt removal step)，以確保形成在基板表面上的器件滿足所需的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和在一些情況下校正形成的器件中的缺陷。在步驟122中，通過使用一個(gè)或多個(gè)基板接觸探針，使用探測裝置測量所形成的太陽能電池器件的質(zhì)量和材料特性。接下來，任選地經(jīng)由自動裝置281將器件基板303傳送到基板分割模組224，在該模組中使用基板分割步驟1 將器件基板303切割成多個(gè)較小的器件基板303，以形成多個(gè)較小的太陽能電池器件。在一個(gè)實(shí)施例中，可以將步驟102-122配置成使用適合于在諸如2200mmX^OOmmX3mm的玻璃器件基板303等較大器件基板303上執(zhí)行工藝步驟的設(shè)備，之后的步驟IM可適合于制造各種較小尺寸的太陽能電池器件，而不需要另外的設(shè)備。 在另一實(shí)施例中，將步驟1 設(shè)置在工藝順序100中的步驟122之前，從而能夠分割最初較大的器件基板303，以形成多個(gè)單個(gè)的太陽能電池，之后一次一個(gè)或者成組(即，一次兩個(gè)或多個(gè))地對這些單個(gè)的太陽能電池進(jìn)行測試和表征(characterized)。這種情況下，步驟102-121被配置成使用適合于在諸如2200mmX ^OOmmX 3mm的玻璃基板等較大器件基板 303上執(zhí)行工藝步驟的設(shè)備，之后的步驟IM和122適合于制造各種較小尺寸的模組，而不需要另外的設(shè)備。接下來，經(jīng)由自動裝置281將基板303傳送到接合線貼附模組231，在該模組中在基板303上執(zhí)行接合線貼附步驟131。步驟131用于貼附連接各種外部電部件至形成的太陽能電池器件所需的各種線/引線。在一個(gè)實(shí)施例中，接合線貼附模組231用于在形成的背接觸區(qū)域上(步驟118)形成側(cè)面匯流排355(圖3C)和交叉匯流排356。在該結(jié)構(gòu)中，側(cè)面匯流排355可以是能夠固定、接合和或熔合到背接觸區(qū)域中的背接觸層350以形成良好電接觸的導(dǎo)電材料。在一個(gè)實(shí)施例中，側(cè)面匯流排355和交叉匯流排356的每一個(gè)包括金屬帶，諸如銅帶、涂覆鎳的銀帶、涂覆銀的鎳帶、涂覆錫的銅帶、涂覆鎳的銅帶、或者能運(yùn)載由太陽能電池傳送的電流且能可靠接合到背接觸區(qū)域中的金屬層的其他導(dǎo)電材料。在一個(gè)實(shí)施例中，金屬帶的寬度在約2mm和約IOmm之間，厚度在約Imm和約3mm之間。通過使用諸如絕緣帶的絕緣材料357，在交叉處電連接到側(cè)面匯流排355的交叉匯流排356能與太陽能電池的背接觸層電隔離。每一個(gè)交叉匯流排356的端部通常都具有一或多條引線362，這些引線用于將側(cè)面匯流排355和交叉匯流排356連接到接線盒370中的電連接器，該接線盒用于連接所形成的太陽能電池與其他外部電學(xué)部件。在下一步驟，步驟132中，制備傳遞到太陽能電池形成工藝(即工藝順序100)中的接合材料360(圖3E)和“背玻璃”基板361。該制備工藝在玻璃層貼(lay-up)模組232 中執(zhí)行，該模組包括材料制備模組232A、玻璃裝載模組232B和玻璃清洗模組232C。通過使用層壓工藝(下面討論的步驟134)將背玻璃基板361接合到在上述步驟102-130中形成的器件基板303上。在步驟132的一個(gè)實(shí)施例中，制備聚合物材料，將該聚合物材料設(shè)置在背玻璃基板361和器件基板303上的沈積層之間以形成氣密密封，從而防止太陽能電池在其使用壽命期間受到環(huán)境侵蝕。參考圖2，步驟132包括一系列子步驟，其中在材料制備模組232A中制備接合材料360，然后設(shè)置該接合材料360在器件基板303上方，背玻璃基板360被裝載到裝載模組 232B和通過清洗模組232C沖洗，然后將背玻璃基板361設(shè)置在接合材料360和器件基板 303上方。在步驟132的一部分中，使用自動化機(jī)械裝置傳送和設(shè)置接合材料360到器件基板303的背接觸層350、側(cè)面匯流排355(圖3C)和交叉匯流排356(圖3C)元件的上方。 之后，定位器件基板303和接合材料360以接收背玻璃基板360，通過使用用于設(shè)置接合材料360的相同自動化機(jī)械裝置或者第二自動化機(jī)械裝置將背玻璃基板361設(shè)置于接合材料 360和器件基板303上。接下來，將器件基板303、背玻璃基板361和接合材料360傳送到接合模組234，在該模組中執(zhí)行步驟134或者層壓步驟，以將背玻璃基板361接合到在上述步驟102-130中形成的器件基板上。在步驟134中，諸如聚乙烯醇縮丁醛(PVB)或者乙烯醋酸乙烯酯(EVA) 的接合材料360夾在背玻璃基板361和器件基板303之間。通過使用接合模組234中的各種加熱元件和其他裝置將熱和壓力施加到該結(jié)構(gòu)以形成接合且密封的器件。器件基板303、 背玻璃基板361和接合材料360由此形成至少部分封裝了太陽能電池器件的主動區(qū)的復(fù)合太陽能電池結(jié)構(gòu)304(圖3D)。在一個(gè)實(shí)施例中，在背玻璃基板361中形成的至少一個(gè)孔保持至少部分未被接合材料360覆蓋，以允許部分的交叉匯流排356或者側(cè)面匯流排355保持暴露，從而能在以后的步驟(即，步驟138)中實(shí)現(xiàn)與太陽能電池結(jié)構(gòu)304的這些區(qū)域的電連接。接下來，經(jīng)由自動裝置281將復(fù)合太陽能電池結(jié)構(gòu)304傳送到壓熱模組236中，在該模組中在復(fù)合太陽能電池結(jié)構(gòu)304上執(zhí)行步驟136或者壓熱步驟，以去除接合結(jié)構(gòu)中的積存氣體并確保在步驟134期間形成良好接合。在步驟134中，接合的太陽能電池結(jié)構(gòu)304 被插入到壓熱模組的處理區(qū)域中，熱和高壓氣體被傳送至該處理區(qū)域以降低積存的氣體量并提高器件基板303、背玻璃基板和接合材料360之間的接合特性。接下來，經(jīng)由自動裝置281將復(fù)合太陽能電池結(jié)構(gòu)304傳送到接線盒貼附模組 238，在該模組中在復(fù)合太陽能電池結(jié)構(gòu)304上執(zhí)行接線盒貼附步驟138。在步驟138中使用的接線盒貼附模組238用于將接線盒370(圖3D)安裝到復(fù)合太陽能電池結(jié)構(gòu)304上。所安裝的接線盒370用作即將連接到所形成的太陽能電池的外部電學(xué)部件(諸如其他太陽能電池或者電力網(wǎng))和在步驟131中形成的內(nèi)部電連接點(diǎn)(諸如引線362)之間的介面。在一個(gè)實(shí)施例中，接線盒370包括一個(gè)或多個(gè)接線盒端子371、372，以使所形成的太陽能電池能容易且系統(tǒng)地連接到其他外部器件以傳送產(chǎn)生的電功率。示范性接線盒貼附模組238和用于貼附接線盒370至復(fù)合太陽能電池結(jié)構(gòu)304的示范性處理順序500和600的更詳細(xì)的描述將在下文名稱為“接線盒貼附模組和工藝”的章節(jié)中描述。接下來，經(jīng)由自動裝置281將太陽能電池結(jié)構(gòu)304傳送到器件測試模組M0，在該模組中在太陽能電池結(jié)構(gòu)304上執(zhí)行器件篩選(screening)和分析步驟140，以保證形成在太陽能電池結(jié)構(gòu)304表面上的器件滿足所需的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。在一個(gè)實(shí)施例中，器件測試模組240是用于驗(yàn)證和測試所形成的一個(gè)或多個(gè)太陽能電池的輸出是否合格的太陽能類比模組。接下來，經(jīng)由自動裝置281將太陽能電池結(jié)構(gòu)304傳送到支撐結(jié)構(gòu)模組M1，在該模組中在太陽能電池結(jié)構(gòu)304上執(zhí)行支撐結(jié)構(gòu)安裝步驟141，以提供能夠在用戶場所容易安裝和快速裝配的完整的太陽能電池器件，該完整的太陽能電池器件具有一個(gè)或多個(gè)安裝元件，這些安裝元件貼附到使用步驟102-140形成的太陽能電池結(jié)構(gòu)304上。接下來，將太陽能電池結(jié)構(gòu)304傳送到卸載模組對2，在該模組中在基板上執(zhí)行步驟142或者器件卸載步驟，以從太陽能電池生產(chǎn)線200上移除所形成的太陽能電池。接線盒貼附模組和工藝接線盒貼附模組238和在步驟138中執(zhí)行的處理順序500用于將接線盒370(圖 3D)裝配到部分形成的太陽能電池(圖3C)上，并確保在兩者間形成堅(jiān)固的電連接。所裝配的接線盒370用作即將連接至所形成的太陽能電池的外部電學(xué)部件(諸如其他太陽能電池或者電力網(wǎng))和在步驟131中形成的內(nèi)部電連接點(diǎn)(諸如交叉匯流排356的引線362) 之間的介面。在工藝順序100的某些實(shí)施例中，由于各種因素，步驟138中執(zhí)行的接合操作可能沒有在接線盒370的電連接片354和交叉匯流排356的引線362之間形成牢固的機(jī)械接合。例如，接線盒貼附模組238內(nèi)的加熱裝置可能沒有完全接觸連接片354 ；焊接材料可能沒有在引線362和連接片3M之間適當(dāng)或均勻分布；引線362和連接片3M可能沒有完全接觸；和/或在接合工藝期間加熱裝置可能接觸預(yù)料外的散熱設(shè)備。盡管這些情況可以在引線362和連接片3M之間產(chǎn)生初始的電接觸，以使器件篩選(即，步驟140)可以指示出功能正常的器件，但是引線362和連接片3M之間的機(jī)械接合可能不牢固或者不可靠。 結(jié)果，在場所中安裝太陽能電池器件之后，由于一般使用過程中的連接的熱回圈，導(dǎo)致引線 362和連接片邪4之間的電連接可能斷開。由此，本發(fā)明的實(shí)施例在工藝順序100的接線盒貼附步驟138中加入了確保在引線362和連接片3M之間形成牢固的電和機(jī)械接合的裝置和方法。圖4A是接線盒貼附模組238的實(shí)施例的示意性等視圖，該接線盒貼附模組238可用于執(zhí)行下文討論的處理順序500。在一個(gè)實(shí)施例中，接線盒貼附模組238包括主結(jié)構(gòu)400、 粘和劑分配組件402、灌封材料分配組件403、接線盒傳送組件404、架臺系統(tǒng)405、頭組件 406、焊劑分配組件412和傳送系統(tǒng)401，其全部由系統(tǒng)控制器290監(jiān)控和控制。如前文所述，系統(tǒng)控制器290的一部分位于接線盒貼附模組238中，該部分可單獨(dú)或者與系統(tǒng)控制器 290的其他部分組合地監(jiān)控和控制本文描述的接線盒貼附模組238的各種功能。在一個(gè)實(shí)施例中，主結(jié)構(gòu)400包括支撐構(gòu)架或支撐結(jié)構(gòu)408，其適合于支撐和保持用于執(zhí)行處理順序500的各個(gè)部件。在一個(gè)實(shí)施例中，傳送系統(tǒng)401包括多個(gè)常規(guī)的傳送帶401A，其安裝在支撐結(jié)構(gòu)408上以允許貫穿接線盒貼附模組238定位并傳送復(fù)合太陽能電池結(jié)構(gòu)304。如圖4A中所示，復(fù)合太陽能電池結(jié)構(gòu)304可沿著路徑Ai傳送到接線盒貼附模組238中，并沿著路徑A。離開接線盒貼附模組238。在一個(gè)實(shí)施例中，也由支撐結(jié)構(gòu)408支撐的架臺系統(tǒng)405包括結(jié)構(gòu)部件405B和自動化硬體，該自動化硬體用于在設(shè)置于傳送系統(tǒng)401上的復(fù)合太陽能電池結(jié)構(gòu)304上方移動和定位頭組件406。架臺系統(tǒng)405可以包括致動器405A，諸如伺服電動機(jī)控制的帶和滑輪系統(tǒng)，該致動器405A適合于在復(fù)合太陽能電池結(jié)構(gòu)304上方可控地定位頭組件406。在一個(gè)實(shí)施例中，由系統(tǒng)控制器290控制頭組件406的定位。在一個(gè)實(shí)施例中，接線盒傳送組件404被配置成從操作員(operator)或者自動供應(yīng)裝置404A接收一個(gè)或多個(gè)接線盒元件，諸如接線盒370和接線盒蓋370A，并以自動化方式將接線盒元件傳送至接線盒貼附模組238的接收區(qū)域411。一旦將一個(gè)或多個(gè)接線盒部件定位在接收區(qū)域411中，頭組件406就可通過系統(tǒng)控制器290發(fā)出的指令接收、移除和放置這些部件到位于傳送系統(tǒng)401上的復(fù)合太陽能電池結(jié)構(gòu)304上。在一個(gè)實(shí)施例中，接線盒傳送組件404適合于從供應(yīng)裝置404A接收接線盒元件的托盤410，和使用傳送器404B (沿著路徑“B”)移動托盤410至接收區(qū)域411。在一個(gè)實(shí)施例中，架臺系統(tǒng)405包括機(jī)械臂組件407。如下文所討論的，該機(jī)械臂組件407可被配置成自設(shè)置于接收區(qū)域411中的托盤410拾取接線盒370并將接線盒370 移動到用于分配粘和劑和焊劑的位置。在一個(gè)實(shí)施例中，粘和劑分配組件402包括適合于傳送諸如熱熔室溫硫化(RTV) 粘和劑等粘和劑至接線盒貼附模組238的某一區(qū)域的部件，例如傳送至分配頭組件403A中的噴嘴，在該區(qū)域處可將粘和劑設(shè)置于接線盒370的密封劑接收表面上。在一個(gè)實(shí)施例中， 粘和劑分配組件402是自動化的且適合于使用電阻加熱元件和加壓流體傳送系統(tǒng)加熱和分配粘和劑材料。加壓流體傳送系統(tǒng)可使用加壓氣體或其他機(jī)械裝置傳送加熱的粘和劑至接線盒370的分配頭組件403A。在一個(gè)實(shí)施例中，焊劑分配組件412包括適合于傳送焊劑材料至接線盒貼附模組238的某一區(qū)域的部件，例如傳送至分配頭組件403A中的噴嘴，如下文所討論的，在該區(qū)域處可將焊劑材料分配到接線盒370中的電連接片354(圖3D)和/或交叉匯流排356的引線362(圖3C)上，以提高步驟510中焊接材料的潤濕性。在一個(gè)實(shí)施例中，灌封材料分配組件403包括適合于使用分配噴嘴427傳送諸如兩組分RTV材料等灌封材料至接線盒370的內(nèi)部區(qū)域365(圖3D)的部件，通過使用架臺系統(tǒng)405和系統(tǒng)控制器290發(fā)送的指令，已將該分配噴嘴427精確定位在接線盒370和復(fù)合太陽能電池結(jié)構(gòu)304上方。在一個(gè)實(shí)施例中，在已將接線盒370可密封地安裝到復(fù)合太陽能電池結(jié)構(gòu)304上之后，形成接線盒370的內(nèi)部區(qū)域365。在一個(gè)實(shí)施例中，通過使用系統(tǒng)控制器四0將兩組分灌封材料中每一組分的所需量同時(shí)傳送到接線盒370的內(nèi)部區(qū)域365。圖4B是圖4A中描述的頭組件406的放大示意性的前視圖。在一個(gè)實(shí)施例中，頭組件406包括可視系統(tǒng)421、機(jī)械夾具422、熱電極組件423、蓋取回機(jī)械臂似6和分配噴嘴 427。如上所述，在一個(gè)實(shí)施例中，可使用致動器405A和系統(tǒng)控制器290沿著架臺系統(tǒng)405 的長度方向?qū)㈩^組件406定位在所需位置。在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)架臺系統(tǒng)405移動頭組件 406 (y方向移動)和當(dāng)傳送系統(tǒng)401移動復(fù)合太陽能電池結(jié)構(gòu)304(x方向移動)時(shí)，通過跨過復(fù)合太陽能電池結(jié)構(gòu)304掃描設(shè)置在可視系統(tǒng)421中的照相機(jī)421A，可視系統(tǒng)421和系統(tǒng)控制器290適合于在復(fù)合太陽能電池結(jié)構(gòu)304上定位一個(gè)或多個(gè)特征結(jié)構(gòu)。在一個(gè)實(shí)施例中，可視系統(tǒng)421包括照相機(jī)421A和能夠定位、通信和存儲所形成的復(fù)合太陽能電池結(jié)構(gòu)304內(nèi)的特征結(jié)構(gòu)的位置的其他電子部件。例如，可視系統(tǒng)421可用于尋找交叉匯流排356的暴露引線362和復(fù)合太陽能電池結(jié)構(gòu)304(圖3C)的背玻璃基板361中的開口 363的位置。一旦通過可視系統(tǒng)421定位出復(fù)合太陽能電池基板304上的所需特征結(jié)構(gòu)，則如下文所討論的，將已由機(jī)械夾具422接收的接線盒370定位在復(fù)合太陽能電池結(jié)構(gòu)304上， 且能可靠地形成接線盒370和復(fù)合太陽能電池結(jié)構(gòu)304之間的電連接。在一個(gè)實(shí)施例中， 機(jī)械夾具422包括適合于與位于接線盒370上的兩個(gè)或多個(gè)基準(zhǔn)表面358(圖3D)嚙合的夾持元件422A、422B。在一個(gè)實(shí)施例中，機(jī)械夾具422被安裝在頭組件406上，以利用基準(zhǔn)表面358并根據(jù)系統(tǒng)控制器290基于可視系統(tǒng)421接收的位置資訊而發(fā)送的指令，自機(jī)械臂組件407拾取接線盒370并精確地放置接線盒370。在一個(gè)實(shí)施例中，熱電極組件423包括兩個(gè)或多個(gè)熱力器件，所述熱力器件用于傳送熱量以在交叉匯流排356(圖3C)的引線362和位于接線盒370中的電連接片354(圖 3D)之間形成良好電連接。在操作中，熱電極組件423和復(fù)合太陽能電池結(jié)構(gòu)304被定位成使得接線盒370中的電連接片3M接收足夠的熱量，以引起設(shè)置在電連接片3M和/或引線362上的任何焊接和焊劑材料回流并形成牢固的電連接。在一個(gè)實(shí)施例中，熱電極組件 423電接地，以消散復(fù)合太陽能電池結(jié)構(gòu)304中可能存在的任何電能。圖4C是熱電極組件423的示意性截面圖，該熱電極組件位于接合接線盒370的電連接片3M和交叉匯流排356的引線362的位置。在一個(gè)實(shí)施例中，熱電極組件423包括兩個(gè)元件424、425，諸如電阻加熱元件，這兩個(gè)元件適合于同時(shí)接觸兩個(gè)電連接片354，并通過加熱和引起位于連接片與引線間的焊接劑回流而在兩個(gè)電連接片3M和兩個(gè)引線362 之間形成電連接。在一個(gè)實(shí)施例中，熱電極組件423包括諸如熱偶的溫度感測器450，該溫度感測器耦連到元件4 和425中每一個(gè)，用于測量元件4 和425的溫度并將元件溫度傳送到包含在接線盒貼附模組238中的系統(tǒng)控制器四0的本地部分。在一種結(jié)構(gòu)中，溫度感測器450耦連到元件似4和425，盡可能地接近元件似4和425的尖端424A和425A而不會干擾接合工藝。在這種結(jié)構(gòu)中，溫度感測器450能夠在接合工藝之前、之中和之后測量尖端424A和425A的溫度。而且，系統(tǒng)控制器四0的本地部分被進(jìn)一步配置成在接合工藝之前、之中和之后監(jiān)控提供至元件4M和425中的每一個(gè)的能量或功率，并與時(shí)間相關(guān)地比較所監(jiān)控的能量或功率與尖端424A和425A處的溫度測量結(jié)果。系統(tǒng)控制器290可對應(yīng)于接合操作中的特定時(shí)間序列，諸如初始加熱、穩(wěn)定狀態(tài)接合和冷卻時(shí)間序列，產(chǎn)生輸入到元件 424和425的能量與尖端424A和425A的溫度的關(guān)系曲線。系統(tǒng)控制器290被配置成比較這些在特定時(shí)間序列中獲得的曲線與在該特定時(shí)間序列中所期望的曲線，并基于比較結(jié)果指示是否形成了合格的接合。在形成焊接連接之后，可視系統(tǒng)421可用于交叉匯流排的引線362和位于接線盒 370中的電連接片3M之間的焊接連接的光學(xué)檢查。圖4D是被定位成捕獲連接片3M和引線362之間的焊接連接圖像的可視系統(tǒng)421的示意性截面圖。在該實(shí)施例中，照相機(jī)421A 可被定位成位于焊接連接的上方中心處，并被配置成以基本垂直連接片3M和引線362的表面的角度“a”捕獲焊接連接的圖像，以便在所捕獲的任何圖像上都能看見從連接片3M 下方和從引線362上方向外延伸的焊接回流材料490。在一個(gè)實(shí)施例中，以垂直連接片3M 和引線362的表面的角度捕獲圖像，以使自連接片3M周邊延伸的焊接回流材料490被定位成其反射光的角度與自連接片3M反射的光的角度不同。這保證了在照相機(jī)421A捕獲的圖像上可以從連接片邪4和引線362中區(qū)分出焊接回流材料490。之后，系統(tǒng)控制器四0 接收、分析和比較所捕獲的圖像和已知的合格工藝結(jié)果，以便確保形成可靠的連接。圖4E是如圖4D中描述的通過照相機(jī)421A捕獲的圖像的示意圖。如從圖4E中可看出的，由于以垂直于連接片3M和引線362的表面的角度捕獲圖像，因此與連接片3M和引線362的表面相比，在連接片3M周邊附近暴露出的焊接回流材料490變黑。這是由于光基本上垂直照相機(jī)42IA地自連接片3M和引線362表面反射，而從焊接材料490反射的光以實(shí)質(zhì)不同的角度反射。在一個(gè)實(shí)施例中，對系統(tǒng)控制器290進(jìn)行編程以通過對所收集的圖像中的圖元數(shù)量求和，測量延伸超出電連接片3M和引線362的暴露的焊接回流材料490的量，從而計(jì)算暴露的焊接材料490的總面積。之后，對系統(tǒng)控制器290進(jìn)行編程以比較暴露的焊接回流材料490的計(jì)算出的總面積和已知的合格數(shù)值，以指示焊接連接是否合格。例如，如果在連接片3M周邊附近可見的焊接回流材料490面積的計(jì)算結(jié)果等于或者超出閾值，則系統(tǒng)控制器290指示焊接連接通過了合格連接的標(biāo)準(zhǔn)。但是，如果計(jì)算結(jié)果低于閾值，則系統(tǒng)控制器290指示焊接連接沒有通過合格連接的標(biāo)準(zhǔn)。此外，可對系統(tǒng)控制器290進(jìn)行編程以確定在每個(gè)連接片3M周邊附近暴露的焊接回流材料490的連續(xù)性，并比較該結(jié)果與通過一個(gè)或多個(gè)演算法限定的合格值，從而確定是否形成了合格的接合。例如，系統(tǒng)控制器290可以分析在圖4E中的連接片354A周邊附近暴露的焊接回流材料490，且該系統(tǒng)控制器290可確定焊接回流材料490是連續(xù)的。之后，該系統(tǒng)控制器290可指示焊接連接通過了合格連接的標(biāo)準(zhǔn)。相反，系統(tǒng)控制器290可分析在圖4E中的連接片354B周邊附近暴露的焊接回流材料490并確定該焊接回流材料490 不是連續(xù)的。之后，該系統(tǒng)控制器290指示焊接連接沒有通過合格連接的標(biāo)準(zhǔn)。
在一個(gè)實(shí)施例中，也可對系統(tǒng)控制器290進(jìn)行編程以測量并分析連接片354的相對于引線362取向的位置和取向?？蓪ο到y(tǒng)控制器290進(jìn)行編程以比較測量位置和取向資訊與合格值，并指示焊接連接是否通過了合格連接的標(biāo)準(zhǔn)。在一個(gè)實(shí)施例中，在已形成全部電連接且已將灌封材料設(shè)置于接線盒370內(nèi)部區(qū)域365中之后，蓋取回機(jī)械臂似6適合于自接收區(qū)域411接收接線盒蓋370A并將其放置在接線盒370上方。蓋取回機(jī)械臂似6可包括一個(gè)或多個(gè)真空末端執(zhí)行器426A，當(dāng)經(jīng)由頭組件406、架臺系統(tǒng)405和系統(tǒng)控制器290在接線盒370上方操縱蓋取回機(jī)械臂426時(shí)，所述執(zhí)行器適合于接收和固持接線盒蓋370A。參考圖1、4A_4C和5，在步驟138中，處理順序500用于完成接線盒貼附工藝。圖 5示出了處理順序500的一個(gè)實(shí)施例，該處理順序500包括用于形成與太陽能電池器件的電連接的多個(gè)步驟(即，步驟502-514)。處理順序500中的處理步驟的配置、處理步驟數(shù)目和順序并不限制本文中描述的發(fā)明范圍。在一個(gè)實(shí)施例中，處理順序500 —般始于步驟502，在該步驟502中如上文所討論的，使用傳送組件404將一個(gè)或多個(gè)接線盒370和/或一個(gè)或多個(gè)接線盒蓋370A移動到接線盒貼附模組238的接收區(qū)域411。在步驟504中，制備接線盒370以便裝配在已通過如上文所討論的工藝順序100 中的步驟134和/或136處理的復(fù)合太陽能電池結(jié)構(gòu)304上。在步驟504中，將諸如熱熔 RTV粘和劑等粘和劑材料設(shè)置在接線盒370的密封劑接收表面上。在一個(gè)實(shí)施例中，機(jī)械臂組件407從位于接收區(qū)域411中的托盤410接收接線盒370，并將接線盒370移動到分配頭元件403A，分配頭組件403A經(jīng)由噴嘴分配粘和劑到接線盒370的密封表面上。在步驟 504的一個(gè)實(shí)施例中，還經(jīng)由分配頭組件403A中的另一噴嘴將焊劑材料涂覆到每個(gè)電連接片354上。在步驟506中，與架臺系統(tǒng)405、頭組件406、傳送系統(tǒng)401和系統(tǒng)控制器290關(guān)聯(lián)的可視系統(tǒng)421掃描復(fù)合太陽能電池結(jié)構(gòu)304，以定位交叉匯流排356的引線362和形成在背玻璃基板361中的開口 363。在一個(gè)實(shí)施例中，可視系統(tǒng)421中的照相機(jī)421A和系統(tǒng)控制器290用于自動定位和存儲引線362和開口 363的位置，以使接線盒貼附模組238中的其他機(jī)械部件能可靠地執(zhí)行其余的貼附步驟。在步驟508中，接線盒370被設(shè)置在位于傳送系統(tǒng)401上的復(fù)合太陽能電池結(jié)構(gòu) 304上，以使密封劑接收表面上的粘和劑材料能在背玻璃基板361中包含的開口 363周圍形成密封。在一個(gè)實(shí)施例中，在步驟508中，機(jī)械夾具422從機(jī)械臂組件407拾取接線盒370， 在步驟506中，通過使用從可視系統(tǒng)421接收的資訊將接線盒370精確取向并定位在交叉匯流排356的引線362和開口 363上方。在一個(gè)實(shí)施例中，機(jī)械夾具422的夾持元件422A、 422B接收接線盒370上的基準(zhǔn)表面356，以提供接線盒370的相對于引線362和開口 363的正確的排列和取向。在一個(gè)實(shí)施例中，在裝配期間，機(jī)械夾具422向背玻璃基板361的表面推動接線盒370和粘和劑材料。該推動力足以獲得粘和劑材料的均勻擴(kuò)散并獲得引線362 和電連接片3M之間的良好接觸。在步驟510中，熱電極組件423被定位(X、Y和Z方向)成傳送熱量至交叉匯流排 356的引線362和接線盒370中的電連接片354，以形成牢固的電連接。在一個(gè)實(shí)施例中， 熱電極組件423的加熱元件似4、425同時(shí)接觸電連接片354，并向該電連接片3Μ施加足夠的熱量以引起位于引線362和電連接片3M之間的焊接材料和焊劑回流，并在接線盒370 和復(fù)合太陽能電池結(jié)構(gòu)304之間形成可靠且牢固的電連接。圖6示出了用于執(zhí)行步驟510的接合操作的工藝順序600。參考圖4C和圖6，在初始的定位步驟602中，首先降低熱電極組件423以使加熱元件4M和425同時(shí)接觸接線盒370的電連接片354。在加熱步驟604中，增加提供至加熱元件似4和4 的電功率，以將元件似4和425 加熱至所需的接合溫度，通過位于加熱元件424和425上的溫度感測器450測量溫度。在一個(gè)實(shí)施例中，在加熱步驟604期間，系統(tǒng)控制器290持續(xù)監(jiān)控并追蹤溫度感測器450測量的溫度以及施加到元件似4和425的功率量。之后，系統(tǒng)控制器四0比較加熱步驟604期間的輸入功率與所獲得的溫度之間的關(guān)系曲線和適合于制定的合格加熱步驟604的輸入功率與溫度之間的期望關(guān)系曲線。之后，系統(tǒng)控制器290通過比較確定加熱步驟604是否在所提供的所需參數(shù)范圍內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施例中，在約0.0 和約Is之間的時(shí)間周期內(nèi)，對于將每個(gè)加熱元件從約50°C和約300°C之間的初始溫度加熱至約350°C和約800°C之間的接合溫度，期望的功率輸入為約25W和約500W之間。例如，在約0. 5s的時(shí)間周期內(nèi)，對于將每個(gè)加熱元件從約50°C的初始溫度加熱至約400°C和約500°C之間的接合溫度，期望的功率輸入在約300W和約400W之間。如果在加熱步驟604中的實(shí)際功率輸入在期望的參數(shù)范圍之外，則系統(tǒng)控制器290可指示存在妨礙在接線盒370的電連接片3M和交叉匯流排 356的引線362之間獲得良好焊接接合的問題。例如，如果在元件424、425，電連接片3M 和引線362之間存在不完全接觸，則可按照低于期望值的功率快速加熱所述元件424、425， 這表明電連接片3M和引線362之間不能實(shí)現(xiàn)良好接合。在接合步驟606中，以基本穩(wěn)定的狀態(tài)提供電功率至加熱元件4M和425，以在接合工藝期間保持元件似4和425在所需接合溫度下，通過位于加熱元件似4和425上的溫度感測器450測量溫度。在接合步驟606中，位于電連接片3M和引線362之間的焊接材料回流，以在電連接片3M和引線362之間形成電和機(jī)械連接。在一個(gè)實(shí)施例中，在接合步驟 606期間，系統(tǒng)控制器290持續(xù)監(jiān)控和追蹤溫度感測器450測量的溫度以及施加到元件4 和425的功率量。之后，系統(tǒng)控制器290比較接合步驟606期間的輸入功率與獲得的溫度之間的關(guān)系曲線和適合于制定的合格接合步驟606的輸入功率與溫度之間的期望關(guān)系曲線。 之后，系統(tǒng)控制器290通過比較確定接合步驟是否在所提供的所需參數(shù)范圍內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施例中，在約0. 5s和約^之間的持續(xù)時(shí)間內(nèi)，用于在接合步驟606期間保持約300°C和約 800°C之間的接合溫度的期望功率輸入可在約25W和約500W之間。例如，在約2s的持續(xù)時(shí)間內(nèi)，用于在接合步驟606期間保持約400°C和約500°C之間的接合溫度的期望功率輸入可在約300W和約400W之間。如果接合步驟606中的實(shí)際功率輸入在期望的參數(shù)范圍之外， 則系統(tǒng)控制器290指示在接線盒370的電連接片3M和交叉匯流排356的引線362之間沒有實(shí)現(xiàn)良好的焊接接合。例如，如果在元件424、425，電連接片3M和引線362之間存在不完全接觸，則元件424、425易于在明顯低于期望值的功率下保持合格的接合溫度，這表明電連接片354和引線362之間可能沒有實(shí)現(xiàn)良好的焊接。在冷卻步驟608中，減少或者停止提供至加熱元件424、425的電功率，從而使元件 424,425的溫度降低回到初始溫度，通過耦連到元件424、425的溫度感測器450測量溫度。 在冷卻步驟608中，引線362和電連接片3M之間的焊接材料固化，在引線362和電連接片邪4之間實(shí)現(xiàn)了牢固的機(jī)械和電連接。在一個(gè)實(shí)施例中，在冷卻步驟608期間，系統(tǒng)控制器290持續(xù)監(jiān)控和追蹤溫度感測器450測量的元件似4、425的溫度以及施加到元件似4和 425的功率量。之后，系統(tǒng)控制器四0比較冷卻步驟608期間的輸入功率和獲得的溫度之間的關(guān)系曲線和適合于制定的合格冷卻步驟608的輸入功率和溫度之間的期望關(guān)系曲線。之后，系統(tǒng)控制器290通過比較確定冷卻步驟608是否在所提供的所需參數(shù)范圍內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施例中，在冷卻步驟608的約0. Is和約2s之間的持續(xù)時(shí)間內(nèi)，在元件424、425的溫度從約350°C和約800°C之間的接合溫度降回約50°C和約300°C之間的初始溫度期間，不輸入功率。如果在加熱步驟604、接合步驟606或者冷卻步驟608期間的實(shí)際功率輸入在期望的參數(shù)范圍之外，或者如果持續(xù)時(shí)間實(shí)質(zhì)上在期望的參數(shù)范圍之外，則系統(tǒng)控制器290可指示在接線盒370的電連接片3M和交叉匯流排356的引線362之間沒有實(shí)現(xiàn)良好的焊接接
I=I ο在基本完成冷卻步驟608之后，在最終的定位步驟610中，升高熱電極組件423以使加熱元件4M和425遠(yuǎn)離接線盒370的電連接片354。如果系統(tǒng)控制器指示在電連接片 3M和引線362之間沒有形成良好的焊接接合，則可從接線盒貼附模組238移除復(fù)合太陽能電池結(jié)構(gòu)304，以進(jìn)行進(jìn)一步的分析、再加工或者廢棄。另外，執(zhí)行處理順序500中的下一步
馬聚ο往回參考圖4A-4E和圖5，在步驟511中，定位可視系統(tǒng)421以使照相機(jī)421A被定位在焊接連接上方的中心處。如前文描述的，照相機(jī)421A被定向成以垂直接線盒370的電連接片3M的表面的角度捕獲焊接連接的圖像。之后，照相機(jī)421A捕獲焊接連接的圖像并將捕獲的圖像傳送到系統(tǒng)控制器四0以進(jìn)行分析。在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)控制器290首先通過對與可視焊接回流材料490圖像對應(yīng)的圖元數(shù)量進(jìn)行求和，計(jì)算在連接片3M周邊附近延伸并與引線362接觸的焊接回流材料 490的面積。之后，系統(tǒng)控制器四0比較焊接回流材料490的計(jì)算面積和預(yù)定的閾值。如果計(jì)算值小于預(yù)定的閾值，則系統(tǒng)控制器290發(fā)出焊接連接不合格的指令?？蓮慕泳€盒貼附模組238移除相應(yīng)的復(fù)合太陽能電池結(jié)構(gòu)304以進(jìn)行進(jìn)一步的分析、再加工或廢棄。在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)控制器290接下來分析所捕獲的圖像，以測量在連接片3M 周邊附近延伸并與引線362接觸的焊接回流材料490的連續(xù)性。系統(tǒng)控制器四0比較連續(xù)性分析結(jié)果和預(yù)定的閾值標(biāo)準(zhǔn)。如果連續(xù)性分析結(jié)果不滿足預(yù)定的閾值標(biāo)準(zhǔn)，則系統(tǒng)控制器290發(fā)出焊接連接不合格的指令。可從接線盒貼附模組238移除相應(yīng)的復(fù)合太陽能電池結(jié)構(gòu)304以進(jìn)行進(jìn)一步的分析、再加工或廢棄。在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)控制器290接下來分析所捕獲的圖像，以測量連接片3M的相對于引線362取向的位置和取向。系統(tǒng)控制器四0比較測量的位置和取向資訊與預(yù)定的合格值。如果測量的位置和取向資訊不滿足預(yù)定的合格值，則系統(tǒng)控制器290發(fā)出焊接連接不合格的指令?？蓮慕泳€盒貼附模組238移除相應(yīng)的復(fù)合太陽能電池結(jié)構(gòu)304以進(jìn)行進(jìn)一步的分析、再加工或廢棄。另外，執(zhí)行處理順序中的下一步驟。在步驟512中，通過利用設(shè)置在頭組件406上的分配噴嘴427、架臺系統(tǒng)405、傳送系統(tǒng)401和系統(tǒng)控制器四0，用所需量的灌封材料填充接線盒370的內(nèi)部區(qū)域365。諸如聚合物材料的灌封材料通常用于在所形成的太陽能電池器件的使用壽命期間將太陽能電池的主動區(qū)和在步驟510中形成的電連接與環(huán)境侵蝕隔離開。
在步驟514中，放置接線盒蓋在接線盒370上，以使接線盒370的內(nèi)部區(qū)域365能進(jìn)一步與外部環(huán)境隔離。在一個(gè)實(shí)施例中，蓋取回機(jī)械臂4 被配置成相對于復(fù)合太陽能電池結(jié)構(gòu)304旋轉(zhuǎn)地排列接線盒蓋370A，從而相對于接線盒370的位置以適當(dāng)角度定向接線盒蓋370A。在完成該處理順序500之后，將太陽能電池器件傳送到執(zhí)行步驟140的器件測試模組對0。雖然前述內(nèi)容涉及本發(fā)明的實(shí)施例，但是可設(shè)計(jì)本發(fā)明的其他和進(jìn)一步的實(shí)施例而不超出本發(fā)明的基本范圍，本發(fā)明的范圍由以下的權(quán)利要求確定。
權(quán)利要求
1.一種焊接接合檢查方法，包括定位導(dǎo)電片至具有至少一個(gè)照相機(jī)的可視系統(tǒng)附近，所述導(dǎo)電片通過焊接材料至少部分地接合到導(dǎo)電引線，其中所述焊接材料的一部分至少部分地在所述導(dǎo)電片的周邊附近延伸；捕獲所述導(dǎo)電片和所述導(dǎo)電引線的一個(gè)或多個(gè)圖像；分析所述一個(gè)或多個(gè)圖像，以確定在所述導(dǎo)電片的周邊附近延伸的焊接材料量；和通過比較所確定的在所述導(dǎo)電片的周邊附近延伸的焊接材料量與第一閾值，確定在所述導(dǎo)電片和所述導(dǎo)電引線之間是否形成了合格的接合。
2.如權(quán)利要求1所述的焊接接合檢查方法，其中至少一個(gè)照相機(jī)被定位成以基本垂直于所述導(dǎo)電片的表面的角度捕獲圖像。
3.如權(quán)利要求2所述的焊接接合檢查方法，其中所述分析包括確定所述焊接材料的可視表面面積。
4.如權(quán)利要求3所述的焊接接合檢查方法，其中確定所述可視表面面積包括對一個(gè)或多個(gè)圖像中的與焊接材料的可視表面對應(yīng)的圖元進(jìn)行求和。
5.如權(quán)利要求4所述的焊接接合檢查方法，其中所述分析還包括測量在所述導(dǎo)電片的周邊附近延伸的所述焊接材料的連續(xù)性，及其中所述確定是否形成了合格的接合還包括比較所確定的連續(xù)性與第二閾值。
6.如權(quán)利要求5所述的焊接接合檢查方法，其中所述分析還包括檢測所述導(dǎo)電片相對于所述導(dǎo)電引線的位置和取向，及其中所述確定是否形成了合格的接合還包括比較所檢測的位置和取向與第三閾值。
7.如權(quán)利要求6所述的焊接接合檢查方法，其中所述導(dǎo)電片耦連到接線盒，及所述導(dǎo)電弓I線耦連到薄膜太陽能電池器件。
8.一種焊接接合和檢查方法，包括使導(dǎo)電片和加熱元件接觸，其中所述導(dǎo)電片與導(dǎo)電引線相鄰，及其中在所述導(dǎo)電片和所述導(dǎo)電引線之間設(shè)置有焊接材料；施加功率至所述加熱元件，同時(shí)監(jiān)控施加到所述加熱元件的功率量； 在施加功率至所述加熱元件期間測量所述加熱元件的溫度； 捕獲所述導(dǎo)電片和所述導(dǎo)電引線的一個(gè)或多個(gè)圖像；分析所述一個(gè)或多個(gè)圖像以確定在所述導(dǎo)電片的周邊附近延伸的焊接材料量；和通過以下步驟，確定在所述導(dǎo)電片和所述導(dǎo)電引線之間是否形成了合格的接合 比較所監(jiān)控的功率量和所測量的溫度的曲線與期望的功率量和期望的溫度的曲線；和比較所確定的在所述導(dǎo)電片的周邊附近延伸的焊接材料量與第一閾值。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中測量所述溫度包括在施加功率至所述加熱元件期間持續(xù)地測量溫度，及其中監(jiān)控所述功率量包括持續(xù)地監(jiān)控施加到所述加熱元件的功率量。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中所述圖像是以基本垂直于所述導(dǎo)電片的表面的角度捕獲的。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中分析所述一個(gè)或多個(gè)圖像包括對一個(gè)或多個(gè)圖像中的與焊接材料的可視表面對應(yīng)的圖元進(jìn)行求和，來確定所述焊接材料的可視表面面積。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中所述曲線的每一個(gè)包括加熱階段，所述加熱階段包括將所述加熱元件的溫度從初始溫度升高至接合溫度所需的功率量。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中所述曲線的每一個(gè)包括接合階段，所述接合階段包括將所述加熱元件的溫度保持在接合溫度達(dá)指定的時(shí)間所需的功率量。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中分析所述一個(gè)或多個(gè)圖像還包括測量在所述導(dǎo)電片的周邊附近延伸的焊接材料的連續(xù)性，及其中所述確定是否形成了合格的接合還包括比較所確定的連續(xù)性與第二閾值。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中分析所述一個(gè)或多個(gè)圖像還包括檢測所述導(dǎo)電片相對于所述導(dǎo)電引線的位置和取向，及其中所述確定是否形成了合格的接合還包括比較所檢測的位置和取向與第三閾值。
16.一種太陽能電池電連接模組，包括可視系統(tǒng)，被配置成掃描太陽能電池器件和將引線定位在所述太陽能電池器件上；機(jī)械夾具，具有夾持元件，所述夾持元件被配置成使用從所述可視系統(tǒng)接收到的資訊拾取、操控和放置接線盒到所述太陽能電池器件上，以使所述接線盒的連接片與引線相鄰， 其中在所述引線和所述連接片之間設(shè)置有焊接材料，及其中所述可視系統(tǒng)被進(jìn)一步配置成以基本垂直于所述連接片的角度捕獲所述連接片和所述引線的一個(gè)或多個(gè)圖像；加熱組件，包括加熱元件，所述加熱元件連接有熱偶，其中所述加熱元件被配置成接觸所述連接片；控制器，被配置成將功率施加至所述加熱元件同時(shí)監(jiān)控施加到所述加熱元件的功率量，監(jiān)控來自所述熱偶的溫度讀數(shù)同時(shí)施加功率，分析所述一個(gè)或多個(gè)圖像以確定在所述連接片的周邊附近延伸的焊接材料量，和通過以下步驟確定在所述連接片和所述引線之間是否形成了合格的接合比較所監(jiān)控的功率量和溫度讀數(shù)與期望的功率和溫度；和比較所確定的在所述連接片的周邊附近延伸的焊接材料量與第一閾值。
17.如權(quán)利要求16所述的模組，其中所述控制器還被配置成在將所述加熱元件從初始溫度升高至接合溫度的加熱階段監(jiān)控施加到所述加熱元件的功率量和來自所述熱偶的溫度讀數(shù)，并比較用于實(shí)現(xiàn)所述接合溫度的所監(jiān)控的功率量和時(shí)間與期望值，及其中所述控制器被進(jìn)一步配置成在將所述加熱元件保持在所述接合溫度達(dá)特定時(shí)間的接合階段監(jiān)控施加到所述加熱元件的功率量和來自所述熱偶的溫度讀數(shù)，并比較用于保持所述接合溫度的所監(jiān)控的功率量與期望值。
18.如權(quán)利要求17所述的模組，其中所述控制器還被配置成通過對一個(gè)或多個(gè)圖像中的與焊接材料的可視表面對應(yīng)的圖元進(jìn)行求和，從所述一個(gè)或多個(gè)圖像確定所述焊接材料的可視表面面積。
19.如權(quán)利要求18所述的模組，其中所述控制器被進(jìn)一步配置成測量在所述連接片的周邊附近延伸的焊接材料的連續(xù)性，并比較所確定的連續(xù)性與第二閾值。
20.如權(quán)利要求19所述的模組，其中所述控制器還被配置成檢測所述連接片相對于所述引線的位置和取向，并比較所檢測的位置和取向與第三閾值。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種自動化電連接模組，用于自動貼附接線盒到復(fù)合太陽能電池結(jié)構(gòu)。該電連接模組包括具有加熱元件的熱電極組件，用于在接線盒和復(fù)合太陽能電池結(jié)構(gòu)之間形成焊接連接；和與加熱元件熱連通的溫度感應(yīng)器件，用于檢測連接工藝期間的溫度曲線。該加熱元件和溫度感應(yīng)器件連接到控制器，該控制器被配置成在整個(gè)連接過程中監(jiān)控和比較輸入到加熱元件中的能量和加熱元件尖端附近的溫度。該電連接模組還提供了可視系統(tǒng)，該可視系統(tǒng)被配置成捕獲接線盒和復(fù)合太陽能電池結(jié)構(gòu)之間的焊接連接圖像。該可視系統(tǒng)連接控制器，該控制器被配置成分析并比較所捕獲的圖像和形成適當(dāng)接合的圖像以證實(shí)是否實(shí)現(xiàn)了高質(zhì)量接合。
文檔編號H01L31/18GK102313854SQ201110135819
公開日2012年1月11日 申請日期2011年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月20日
發(fā)明者丹尼·卡姆·盧, 保羅-伊曼紐·埃姆, 埃里克·本森, 杰弗里·S·沙利文, 馬提亞斯·文特 申請人:應(yīng)用材料股份有限公司