具有移动支架的激光划线平台制造技术

在划线工艺期间，可在一工件（２２０、３４０）上执行激光划线而无需移动该工件（２２０、３４０），该工件诸如具有形成于其上以用于一太阳能电池的层的基板。可使用一系列激光（２３０、５７０）以从该工件（２２０、３４０）上的多个位置同时移除材料。使用部分附着至一支架（２４０）的一光学系统（５５０）将这些激光输出引导至该工件（２２０、３４０）。可纵向移动该支架（２４０）且可横向移动附着至该支架（２４０）的该光学系统（５５０）的部分，以使得所有激光（２３０、５７０）的组合输出得以引导至该工件（２２０、３４０）上的大体上任何位置而无需移动该工件（２２０、３４０）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有移动支架的激光划线平台相关申请的交叉引用本申请案主张2008年11月19日申请的专利技术名称为“Laser Scribing Platform with Moving gantry”的美国临时申请案第61/116，247号的权益，该案的全部揭示内容以引用的方式并入本文。背景本文描述的各种实施例一般而言关于材料的划线以及用于对材料划线的方法及装置。这些方法及装置在对薄膜多结太阳能电池的划线中尤其有效。用于形成薄膜太阳能电池的当前方法涉及在基板，诸如，适合形成一或多个p-n 结的玻璃、金属或聚合物基板上沉积或者形成多个层。例如附图说明图1所示的太阳能电池。该例中太阳能电池具有沉积于基板Iio上的氧化物层120(例如，透明导电氧化物(TCO))，继之以非晶硅层130及金属背层140。举例而言，在标题为“MULTI-JUNCTION SOLAR CELLS AND METHODS AND APPARATUSES FOR FORMING THE SAME” 的美国专利第 7，582，515 号(其以引用的方式并入本文)中描述可用以形成太阳能电池的材料的实例以及用于形成这些电池的方法及装置。当面板由大基板形成时，通常在每一层内使用一系列划线以划界个别电池。这些激光划线通过从沉积层移除材料而形成于由基板和沉积层组成的工件上。 此移除或切除通过将大量能量集中为极短持续时间的激光脉冲并选择最佳激光波长与待移除的材料耦合来达成。当用于切除的适当条件达成时，将材料以含碎片的爆炸羽 (explosive plume)的形式移除。通常使用提取单元移除来自激光划线工艺的碎片。在图 1中，这些划线为Pl (通过自TCO层移除材料而形成)、P2 (通过自非晶硅层移除材料而形成)及P3 (通过自非晶硅层及金属背层移除材料而形成)。在先前方法中，这些划线的产生涉及将基板相对于至少一个激光移动。如果太阳能电池在面板上包括沿多个方向的划线，诸如纵向划线及纬向划线，则必需将基板相对于激光旋转。移动及旋转基板使得难以对准基板上的划线激光束输出。基板的加速及减速显著降低这些激光对准的精确度。存在改良这些激光对准的精确度的需要。为了降低成本及生产较大的太阳能电池面板，制造商已发展使用较大尺寸的玻璃基板作为这些太阳能面板的起始材料。尽管使用这些较大尺寸的玻璃基板具有明显的经济及功能性益处，但是其使用亦产生与较大尺寸的基板的搬运、对准及处理相关的新技术挑战。举例而言，较大尺寸的玻璃基板将由于其较大尺寸且归因于重量的缘故，靠近边缘处较易于下垂(sag)或弯曲(bow down)而较难搬运。较大尺寸的玻璃基板的基板厚度亦将具有较大变化，进而使得较难以保持划线激光束输出聚焦于激光划线发生的点上。划线激光束自玻璃基板侧面进入工件、穿透玻璃基板且经由沉积层侧面穿出。由于划线工艺发生在沉积层侧面上，因此较薄基板的沉积层侧面将较靠近激光源，从而需要与较厚基板相比而言较短的聚焦距离。类似地，如果归因于重量而存在玻璃基板靠近边缘处的下垂或弯曲，则也将需要较短的聚焦距离。大尺寸基板上的紧密度容限内的激光对准由于较大基板尺寸而较难以进行。然而，因为位于Pl划线与P3划线之间的区域构成非活性太阳能电池区(亦即，死区)，所以Pl4划线(亦即，TCO层划线)与P3划线(亦即，金属背层划线)之间的紧密度容限将产生极大益处。为了最佳化这些太阳能电池面板的效率，应最小化这些面板的非活性太阳能电池区 (亦即，死区)。为了最小化死区，应将P3线尽可能地靠近Pl线对准。在先前方法中，归因于太阳能面板的巨大面积，难以最小化划线图案中Pl线与P3线之间的间隙。轻微的温度改变将导致面板或激光划线系统本身的变形或膨胀。台及反射镜光学器件(mirror optics) 校正噪声、未校正的平均误差、工艺所引起的几何变形、材料性质不均勻性及材料厚度变化也对划线工艺造成误差。因此，Pl与P3间隙的划线图案必须经界定包括所有归因于热因素或机械因素的容限。其结果为一大间隙、一大死区且因此降低太阳能面板效率。另外，归因于将激光束输出引导至工件的光学系统的长期热漂移，亦需要频繁校正。另外，为了改良两个划线之间的对准，必须维持两个线(例如，Pl线及P3线)的直度。在激光划线工艺期间，通常使用床或台来固持工件。较大尺寸的玻璃基板将需要较大尺寸的台。因此，需要最小化此台的尺寸且需要对其进行设计以较易装运、安装及重新装配。详言之，需要对台进行设计，以使其可使用传统运输方法来装运。因此，亟需要开发系统及方法以克服至少部分现存划线及太阳能面板制造设备中的这些以及潜在其它缺陷。概述下文呈现本专利技术的某些实施例的简要摘要以提供本专利技术的基本理解。此摘要并不是对本专利技术的全面概述。并无意图辨别本专利技术的主要/关键元件或描绘本专利技术的范围。其目的仅为以简化形式呈现某些方面与实施例以作为随后呈现的更详细描述的序章。提供激光刻划工件的系统与方法。工件可为制造太阳能电池的大型膜沉积的基板。许多实施例中，揭露的系统与方法应用相对于支撑的工件在纵向移动的支架(gantry)。 可操作以控制来自至少一个划线激光的输出位置的至少一个扫描设备可安装至支架，并且该至少一个扫描设备可相对于支撑的工件在横向可移动。多个实施例可提供划线位置的改良控制以及在多个方向划线而无需移动基板的能力。举例而言，可应用纵向移动支架、安装至支架以横向移动的至少一个扫描设备、与该至少一个扫描设备控制来自至少一激光的输出位置的能力的组合来在工件上划线大体上任何图案而无须移动工件。因此，一方面中，提供划线工件的系统。该系统包括静止台，可操作以支撑工件；激光产生输出，可用以自工件的至少一部分移除材料；及可移动的扫描设备，可操作以控制来自激光的输出位置。可在工件上划线大体上任何图案而无须移动工件。许多实施例中，可移动的扫描设备包括光学系统，且光学系统的至少一部分由支架所固持。光学系统可操作以引导来自激光的输出至工件。许多实施例中，支架可纵向移动而安装至支架的光学系统的部分可横向移动，以致能够引导来自激光的输出至工件上的大体上任何部分而无须移动工件。许多实施例中，支架进一步可操作以横向引导额外激光输出，以控制激光输出相对工件的位置，以致来自每一激光的输出能够到达工件的一部分。 且来自所有激光的组合输出能够到达该工件上的大体上任何位置。许多实施例中，系统用来划线一用于形成太阳能电池的工件。举例而言，工件可包括基板与用于形成太阳能电池的至少一层。且激光能够自至少一层移除材料。许多实施例中，静止台包括空气轴承以支撑工件。空气轴承可设以允许激光产生输出保持聚焦在激光产生输出从工件的至少一部分移除材料的位置。可从工件面向静止台5的侧面引导该激光输出至工件。许多实施例中，静止台包括可操作以装载及卸载工件的可移动支撑滚轮。举例而言，可移动支撑滚轮在该划线工艺期间压缩及扩展以允许激光输出到达工件。许多实施例中，系统可经拆卸以便运输。举例而言，系统可由三个部分建构，这些部分可经拆卸、封装在iso(国际标准组织)集装箱中及就地重新装配。另一方面中，提供划线工件的方法。方法包括引导来自激光的输出朝向工件、通过使用支架上的光学元件控制激光输出相对于工件的纬向位置、及通过移动支架控制激光输出相对于工件的一本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种用于划线一工件的系统，其包含：一静止台，其可操作以支撑该工件；一激光产生输出，其能够自该工件中移除至少一部分材料；及一可平移的扫描设备，其可操作以控制来自激光的输出的一位置，其中能够在该工件上划线大体上任何图案而无需移动该工件。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗伯特·巴恩，
申请(专利权)人：应用材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US