專利名稱：制造太陽能電池的方法及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于制造太陽能電池的方法及設(shè)備。本發(fā)明涉及用于將晶片基板単元中的太陽能電池切割成具有所需尺寸的電池單元，從而制造小型太陽能電池(低輸出)而不是用于發(fā)電的太陽能電池的方法及設(shè)備。更具體地，本發(fā)明涉及通過執(zhí)行激光劃線來切割各個電池的制造太陽能電池的方法及設(shè)備。
背景技術(shù)：
近來，由于油價上漲、化石燃料消耗殆盡、環(huán)境問題等原因，所以在積極主動地進行作為清潔能源的太陽能電池的研究和開發(fā)。太陽能電池的應(yīng)用領(lǐng)域也已經(jīng)從發(fā)電廣泛地應(yīng)用到一般電子裝置。太陽能電池是ー種利用光電效應(yīng)或光伏效應(yīng)將光能轉(zhuǎn)換成電能的裝置。根據(jù)其結(jié)構(gòu)材料，太陽能電池分為硅太陽能電池、薄膜太陽能電池、染料敏化太陽能電池、有機聚合物太陽能電池等。如今，硅太陽能電池主導(dǎo)著市場。硅太陽能電池通常由其中制作有p-n結(jié)的半導(dǎo)體構(gòu)成。而且，太陽能電池模塊是通過根據(jù)所需電容量并聯(lián)或串聯(lián)太陽能電池而形成的。太陽能電池的每個電池可產(chǎn)生的電壓受到所使用的半導(dǎo)體材料的影響。一般地，在使用硅的情況下產(chǎn)生約O. 5V的電壓。然而，通常使用彼此串聯(lián)的電池來獲得更高的電壓。在現(xiàn)有技術(shù)中，為了制造具有所需尺寸的小型太陽能電池，使用通過利用金剛石刀片切割晶片單元中的太陽能電池的方法。刀片切割是能夠最便利和最容易地將晶片基板単元中的太陽能電池切割成具有所需尺寸的電池單元的方法。然而，金剛石刀片切割法在進行切割的同時也破壞了作為樣品的晶片單元中的太陽能電池的微結(jié)構(gòu)，使得在所切下的電池的邊角部分會出現(xiàn)諸如破損、裂紋等許多缺陷。這些缺陷會造成太陽能電池轉(zhuǎn)換效率下降。在更壞的情況下，在晶片基板單元中的太陽能電池被切割成電池單元后，轉(zhuǎn)換效率比晶片狀態(tài)下降低了 5%以上。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，在制造小型太陽能電池過程中，以即使在將晶片基板單元中的太陽能電池(具體地，晶片單元中的背接觸式太陽能電池)切割成電池單元后轉(zhuǎn)換效率的劣化也是最小的方式，來切割晶片。具體地，本發(fā)明的另ー個目的在于，通過在背接觸式太陽能電池的其上未形成有 電極圖案的上表面上而不是在背接觸式太陽能電池的其上形成有電極的背面上進行激光劃線，來防止由于將晶片基板単元中的背接觸式太陽能電池切割成電池單元的激光處理時所引起的電極損傷而導(dǎo)致的太陽能電池轉(zhuǎn)換效率的下降。根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式，提供了一種制造太陽能電池的方法，包括(a)制備其背面上形成有電極圖案的背接觸式太陽能電池基板；(b)通過利用激光在基板的未形成有電極圖案的正面上進行劃線；以及(C)沿著劃痕將基板切割成各個電池從而形成太陽能電池。在步驟(b)中，可以在包括垂直于電極圖案方向的至少ー個方向上進行劃線。在步驟(a)中，所制備的基板可具有穿透鈍化圖案并且交替地形成在其背面上的正⑴電極圖案和負㈠電極圖案。制造太陽能電池的方法可進ー步包括在步驟(b)之后步驟(C)之前，通過光致發(fā)光法檢測缺陷部分的檢測缺陷。
制造太陽能電池的方法可進ー步包括在檢測缺陷步驟之后，在被確定為具有缺陷的電池上做標記。在步驟(C)之后，可將切好的電池分為合格品和次品。用于進行劃線的激光可具有與紅外波段、可見光波段和紫外波段中的ー種一致的波長。根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式，提供了一種制造太陽能電池的設(shè)備，包括控制單元，用于控制各個部件的操作；工作臺単元，根據(jù)控制単元的控制傳送其背面上形成有電極圖案的背接觸式太陽能電池基板；劃線單元；通過將激光照射到由工作臺單元傳送的基板的未形成有電極圖案的正面上進行劃線；以及電池切割単元，通過工作臺単元接受經(jīng)劃線的基板，并且沿著劃痕將基板切割成各個電池從而形成太陽能電池。劃線單元可在包括垂直于電極圖案方向的至少ー個方向上進行劃線。通過工作臺單元傳送的基板可包括交替形成在其背面上的正(+)電極圖案和負(_)電極圖案，并且正(+)電極圖案和負(_)電極圖案穿透鈍化圖案。劃線單元可包括用于去除基板表面上的外來物的空氣噴嘴。劃線單元可包括反射鏡，用于將從激光照射器出射的激光反射；以及聚焦透鏡，用于將反射激光聚焦。電池切割單元可沿著由劃線單元劃出的劃線槽(scribed groove)通過對其施加張應(yīng)カ或剪應(yīng)カ來切割基板。制造太陽能電池的設(shè)備可進ー步包括光致發(fā)光單元，用于通過將激光照射到經(jīng)劃線的基板上來捕獲發(fā)射圖像，其中，從由光致發(fā)光單元捕獲的圖像中讀取并檢測缺陷部分。光致發(fā)光單元可包括用于在含有檢測出的缺陷部分的電池上做標記的標記器。從劃線単元射出的激光可具有與紅外波段、可見光波段和紫外波段中的ー種一致的波長。


圖I是示意性示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實施方式的制造太陽能電池的方法的流程圖。圖2是示意性示出了根據(jù)本發(fā)明另ー示例性實施方式的制造太陽能電池的方法的流程圖。圖3是示意性示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實施方式的劃線方向的示意圖。圖4是示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實施方式的在對晶片基板執(zhí)行劃線后通過光致發(fā)光法捕獲到的圖像的示意圖。圖5是示意性示出了根據(jù)本發(fā)明另ー示例性實施方式的制造太陽能電池的設(shè)備的示意圖。
具體實施例方式將參照附圖描述用于實現(xiàn)上述目的的本發(fā)明的示例性實施方式。在描述本發(fā)明的示例性實施方式時，相同的參考標號將用于表示相同的部件，并且將重復(fù)的或?qū)⒈景l(fā)明的意圖解釋為限定性的附加描述省略。
應(yīng)當理解，當在本說明書中提及到一個元件僅“耦接至”或“連接至”另一元件而不是“直接耦接至”或“直接連接至”另一元件時，該元件可與另一元件直接連接或可以以其間耦接或連接有其他元件的方式與另一元件連接，只要其不與本說明書相矛盾或與本發(fā)明的思想相悖即可。盡管在本說明書中使用単數(shù)形式，但其可包括復(fù)數(shù)形式，只要其不與本發(fā)明的思想相悖并且在理解上不相矛盾或未被明確用作不同涵義即可。應(yīng)當理解，本說明書中所使用的“包括”、“具有”、“包含”、“被構(gòu)造為包括”等并不排除ー個或多個其他特征、部件或其組合的存在或附加。圖I是示意性示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實施方式的太陽能電池制造方法的流程圖，圖2是示意性示出了根據(jù)本發(fā)明另ー示例性實施方式的太陽能電池制造方法的流程圖，圖3是示意性示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實施方式的劃線方向的示意圖，以及圖4是示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實施方式的在晶片基板上執(zhí)行劃線后由光致發(fā)光法捕獲到的圖像的示意圖。此外，圖5是示意性示出了根據(jù)本發(fā)明另ー示例性實施方式的太陽能電池制造設(shè)備的不意圖。首先，將參照圖I至圖3描述根據(jù)本發(fā)明示例性實施方式的太陽能電池的制造方法。參照圖1，根據(jù)本發(fā)明示例性實施方式的制造太陽能電池的方法被構(gòu)造為包括下面的步驟(a)至(c) (S100至S300)。在步驟(a) (S100)中，制備其背面上形成有電極圖案130的背接觸式太陽能電池基板100。在本發(fā)明的示例性實施方式中，太陽能電池基板100意指例如太陽能電池形成在晶片單元中的基板上的事實。在本發(fā)明的示例性實施方式中，背接觸式太陽能電池意指正(+)電極和負(-)電極130均形成在其背面上的事實。通常，在太陽能電池的正面上不形成防反射涂層(未示出)。參照圖3，優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式，在步驟(a) (S100)中，穿透氧化層或鈍化圖案(鈍化層)120的正(+)電極圖案和負(_)電極圖案交替地設(shè)置在所制備的太陽能電池基板100的背面上。在圖3中，參考標號110表不η型娃片，參考標號111表不摻雜有P型雜質(zhì)的區(qū)域，參考標號113表示摻雜有η型雜質(zhì)的區(qū)域,參考標號120表示鈍化層或氧化層，以及參考標號125表示氧化層。參考標號100是例如表示晶片單元中的太陽能電池的太陽能電池基板100。圖3是示出了太陽能電池的橫截面的示意圖，其中電極圖案130形成在垂直于圖3的地(ground)的方向上。接下來，在步驟(b) (S300)中，在太陽能電池基板100的未形成有電極圖案130的正面上進行激光劃線。在本發(fā)明的示例性實施方式中，由于利用現(xiàn)有技術(shù)的金剛石刀片切割晶片基板會引起晶片基板的微結(jié)構(gòu)破壞，所以在太陽能電池的邊角等處會出現(xiàn)許多缺陷，從而降低了太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率。為了解決上述問題，通過利用激光以所需尺寸的電池單元進行劃線，隨后切割太陽能電池基板100。在劃線步驟(S300)中，通過在電極圖案130不會被直接作用的方向上照射激光來進行劃線。在本發(fā)明的示例性實施方式中，由于激光劃線是在太陽能電池基板100的正面上進行的，所以諸如由電極圖案130被激光直接切割時引起的電極合金所導(dǎo)致的電阻增加等問題不會出現(xiàn)。因此，即便在切割電池后，太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率也不會降低。在太陽能電池基板100的正面上進行的劃線可以在橫過電極圖案130方向的方向或平行于電極圖案130方向的方向上執(zhí)行。在本發(fā)明的示例性實施方式中，激光劃線可以使切槽的尖端形狀變得尖鋭，并且當施加應(yīng)カ時，劃線槽(參見圖5的參考標號‘S’ )用于集中應(yīng)力，從而激光劃線比金剛石刀片劃線更有優(yōu)勢。此外，在激光劃 線情況下，劃線槽的直徑很小，便于進行深度控制并可進行高速處理。優(yōu)選地，參照圖3，在本發(fā)明的示例性實施方式中，在步驟(b) (S300)中，在至少包括垂直于電極圖案130方向的方向上進行劃線。通過在太陽能電池基板100的正面上以垂直于電極圖案130的方向進行劃線，使得激光不直接作用于電極圖案130，而且即便在劃線后將每個電池切割，也不會降低太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率。圖3示出了在垂直于電極圖案130的方向上進行劃線。然而，也可在平行于電極圖案130的方向上對太陽能電池基板100的正面進行劃線，而且優(yōu)選地經(jīng)由形成電極圖案130的空間在平行于電極圖案130的方向上進行劃線。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式，用于劃線的激光具有與紅外波段、可見光波段和紫外波段中的一種一致的波長。例如，可使用1064nm、532nm、355nm、266nm和213nm中的所有激光波長。優(yōu)選地，波長越短，可實現(xiàn)越清潔的處理。優(yōu)選地，激光器可根據(jù)劃線處理時的脈沖寬度使用納秒脈沖型激光、皮秒脈沖型激光或飛秒脈沖型激光。更優(yōu)選地，當激光束脈沖寬度是IOps以上時，由于通過原子間連接(inter-atom connection)的導(dǎo)熱性的影響，當脈沖很短時，可減少熱損傷。參照圖1，在作為電池切割步驟的步驟(c) (S500)中，沿著劃痕切割各電池以形成太陽能電池。在該情況下，在先前的步驟(S300)中，由于劃線槽(參見圖5的參考標號‘S’)用于集中應(yīng)力，所以通過對其施加應(yīng)カ可沿著劃線槽容易地進行切割。優(yōu)選地，通過對其施加張應(yīng)カ或剪應(yīng)カ沿著劃線槽進行切割。接下來，將參照圖2對本發(fā)明的另ー示例性實施方式進行描述。參照圖2，本發(fā)明的示例性實施方式還包括在步驟(b) (S300)之后步驟(c) (S500)之前，利用光致發(fā)光(PL)法檢測缺陷部分的缺陷檢測步驟(S400)。劃線后，例如，通過光致發(fā)光(PL)選擇晶片基板上存在的有缺陷的電池。圖4示出了劃線后的PL圖像，其中，將數(shù)字12和數(shù)字16以及數(shù)字32歸類為分別由于表面劃痕和缺陷損壞所導(dǎo)致的次品。光致發(fā)光(PL)是ー種觀察在將比帶隙大的能量以光的方式施加到太陽能電池基板100上時所發(fā)出的光(光發(fā)射)的方法。PL與電致發(fā)光不同，是ー種無需連接電極即可觀察對樣品(太陽能電池基板)照射激光后所發(fā)出的光的方法，它可以在不損傷太陽能電池基板100的情況下觀察其特性。在本示例性實施方式中，在劃線步驟(S300)之后，執(zhí)行通過光致發(fā)光進行的缺陷檢測，以檢測在劃線步驟(S300)中可能出現(xiàn)的缺陷，從而能選出具有良好的太陽能電池轉(zhuǎn)換效率的合格品。盡管未示出，但本示例性實施方式還包括在上述缺陷檢測步驟(S400)之后，在被確定為有缺陷的電池上做標記的步驟。在該步驟中，通過標記器55對有缺陷的電池進行標記，且隨后，在切割步驟(S500)中將標記的電池與切割的電池分離。盡管未示出，在作為切割各個電池的步驟的步驟(c) (S500)之后，將切割電池劃分為合格品和次品。優(yōu)選地，在切割之后，將通過PL選出的合格品和次品放置在托盤。以下的[表I]是晶片狀態(tài)下太陽能電池晶片的I-V測試結(jié)果與以根據(jù)本發(fā)明示例性實施方式的方式將電池切割為22mmX 12mm尺寸后所測量的結(jié)果的對比數(shù)據(jù)。如[表I]所示，即便在根據(jù)本發(fā)明示例性實施方式切割電池單元后，太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率 也只從19. 36%降低到19. 14%，也即，降低約O. 2%，從而轉(zhuǎn)換效率的降低寬度很小，因此抑制了太陽能電池轉(zhuǎn)換效率下降。當進行現(xiàn)有技術(shù)的金剛石刀片切割吋，轉(zhuǎn)換效率下降約3%，在更壞情況下，會有約5%。另ー方面，在本發(fā)明的示例性實施方式中，可以看出光電轉(zhuǎn)換效率的下降非常小。表I
權(quán)利要求
1.一種制造太陽能電池的方法，包括 (a)制備其背面上形成有電極圖案的背接觸式太陽能電池基板； (b)通過利用激光在所述基板的未形成有所述電極圖案的正面上進行劃線；以及 (C)沿著劃痕將所述基板切割成各個電池，以形成太陽能電池。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，在所述步驟(b)中，在包括垂直于所述電極圖案方向的至少ー個方向上進行所述劃線。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，在所述步驟(a)中，所制備的基板具有穿透鈍化圖案并交替形成在所述基板的所述背面上的正(+)電極圖案和負(_)電極圖案。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，還包括在所述步驟(b)之后所述步驟(c)之前檢測缺陷，通過光致發(fā)光法檢測出缺陷部分。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，還包括在所述檢測缺陷的步驟之后，在被確定為具有缺陷的電池上做標記。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，在所述步驟(c)之后，將切好的電池分為合格品和次品。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，用于所述劃線的所述激光具有紅外波段、可見光波段和紫外波段中的ー種的波長。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，用于所述劃線的所述激光具有紅外波段、可見光波段和紫外波段中的ー種的波長。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，用于所述劃線的所述激光具有紅外波段、可見光波段和紫外波段中的ー種的波長。
10.一種制造太陽能電池的設(shè)備，包括 控制單元，控制各個部件的操作； 工作臺単元，根據(jù)所述控制單元的控制傳送其背面上形成有電極圖案的背接觸式太陽能電池基板； 劃線單元，通過將激光照射到由所述工作臺單元傳送的所述基板的未形成有所述電極圖案的正面上來進行劃線；以及 電池切割単元，通過所述工作臺単元接受經(jīng)劃線的基板，并沿著劃痕將所述基板切割成各個電池，以形成太陽能電池。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中，所述劃線単元在包括垂直于所述電極圖案方向的至少ー個方向上進行所述劃線。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中，所述劃線単元包括空氣噴嘴，用于去除所述基板v表面上的外來物。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中，所述劃線単元包括反射鏡，用于反射從激光照射器出射的激光；以及聚焦透鏡，用于將反射的激光聚焦。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備，還包括光致發(fā)光單元，用于通過將激光照射到經(jīng)劃線的基板上來捕獲發(fā)射圖像， 其中，從由所述光致發(fā)光單元捕獲的所述圖像中讀取并檢測缺陷部分。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其中，所述光致發(fā)光單元包括標記器，用于在含有檢測到的缺陷部分的電池上做標記。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中，從所述劃線單元出射的所述激光具有紅外波段、可見光波段和紫外波段中的ー種的波長。
17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中，從所述劃線單元出射的所述激光具有紅外波段、可見光波段和紫外波段中的ー種的波長。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其中，從所述劃線單元出射的所述激光具有紅外波段、可見光波段和紫外波段中的ー種的波長。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種制造太陽能電池的方法及設(shè)備。該方法包括(a)制備其背面上形成有電極圖案的背接觸式太陽能電池基板；(b)通過利用激光，在基板的未形成有電極圖案的正面上進行劃線；以及(c)沿著劃痕將基板切割成各個電池從而形成太陽能電池。而且，通過制造太陽能電池的方法來操作制造太陽能電池的設(shè)備。
文檔編號H01L31/18GK102694065SQ201210053939
公開日2012年9月26日 申請日期2012年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月25日
發(fā)明者吳承潤, 宋寅澤, 柳真文, 金兌映, 金材勛 申請人:三星電機株式會社