用于薄膜太阳能模块的多程激光边缘去除工艺制造技术

本发明专利技术提供用于薄膜太阳能模块的多程激光边缘去除工艺。本发明专利技术的实施方式提供用于制造光伏器件的边缘薄膜层叠去除的方法。在一个实施方式中，所述方法包括：提供基板，所述基板具有沉积于所述基板上的薄膜层叠，所述薄膜层叠包含透明导电层、含硅层和导电层；使用以第一功率级输送的电磁辐射，去除形成于沿所述基板侧面的边缘区上的所述导电层和所述含硅层；以及使用以高于所述第一能量级的第二能量级输送的电磁辐射，去除形成于沿所述基板所述侧面的所述边缘区上的所述透明导电层。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于边缘薄膜去除工艺的方法，更具体来说，本专利技术涉及用于制造光伏器件的边缘薄膜去除工艺的方法和装置。
技术介绍
光伏(Photovoltaic ；PV)器件或太阳能电池是将阳光转换为直流(direct current ；DC)电力的器件。通常，薄膜太阳能电池包括光电转换单元和透明导电层。透明导电层设置为太阳能电池底部上的前电极，和/或透明导电层设置为太阳能电池顶部上的背面电极，所述太阳能电池与玻璃基板接触。光电转换单元可包括P型硅层、η型硅层和本征型(i型)硅层，所述本征型(i型)硅层夹在P型硅层与η型硅层之间。在PV电池的 p-i-n结暴露于阳光(由来自光子的能量组成)时，阳光通过PV效应直接转换为电能。在沉积期间，沉积材料可沉积在基板上、以及基板之上、边缘，导致两个透明导电层之间的电连接、或“短路”。因此，必须破坏基板侧部上从前到后的材料连续性以消除短路。在一些情况中，可使用遮蔽掩模或边缘环来掩盖边缘而隔离沉积材料，但与无这类掩模沉积的其他层相比较，或与不使用相对于基板边缘具有不同排列的上覆框架比如遮蔽框架沉积的其他层相比较，上述做法可导致在基板边缘区处的不均勻沉积。此外，沿基板边缘的材料，如果保留完整的话，那么会妨碍电池在太阳能面板框架中的组装和封装，这些材料也必须去除以消除在框架中进行封装期间的干扰或其他潜在问题。在传统边缘隔离技术中，用镶金刚石带、或用磨轮的材料去除方法通常被用来从基板边缘区机械地磨削不需要的边缘残余物或沉积材料。然而，这些技术通常会导致基板边缘上不完全的材料去除、以及刮痕或甚至导致诸如基板边缘处的微裂缝之类的基板损坏。或者，使用单程、高能量激光的热烧蚀工艺也已被工业使用，以从基板边缘区去除不需要的材料，从而比机械去除方法具有较好的生产量而不会在基板边缘处留下刮痕或微裂缝。然而，随着串联结设计中所使用的薄膜层数较多，据报道，传统的单程激光边缘去除工艺仍然会在基板边缘区处留下粉末残余物和可见碎屑，从而可影响长期电池可靠性和功率可靠性。因此，可需要较高能量激光来烧蚀较厚的串联结，但使用高能量激光来去除在串联结太阳能电池边缘区处的较厚薄膜层叠，可在高能量激光穿过玻璃基板和透明导电薄膜时损坏玻璃基板或改变透明导电薄膜的薄膜特性。而且，还发现，高能量激光将不可避免地熔化背金属接触层和沉积于透明导电薄膜上的含硅薄膜层叠，并且高能量激光形成难以去除的不需要合金。因此，需要改进的激光边缘去除工艺，所述激光边缘去除工艺用于从太阳能电池边缘区有效地去除薄膜材料，而没有如上所讨论的问题。
技术实现思路
本专利技术提供用于制造光伏器件的边缘薄膜层叠去除的方法。在一个实施方式中， 用于处理基板上太阳能电池器件的方法包括提供基板，所述基板具有沉积于所述基板上的薄膜层叠，所述薄膜层叠包含透明导电层、含硅层和导电层；使用以第一能量级输送的电磁辐射，去除形成于沿所述基板侧面的边缘区上的所述导电层和所述含硅层；以及使用以高于所述第一能量级的第二能量级输送的电磁辐射，去除形成于沿所述基板所述侧面的所述边缘区上的所述透明导电层。在另一实施方式中，用于处理基板上太阳能电池器件的方法包括提供基板，所述基板具有透明导电层和沉积于所述透明导电层上的薄膜层叠，所述薄膜层叠包含导电层和一个或更多个含硅层；在以第一功率级输送的电磁辐射线的第一次扫描期间，从沿所述基板侧面的边缘区中去除所述薄膜层叠；和在以不同于所述第一功率级的第二功率级输送的所述电磁辐射线的第二次扫描期间，从沿所述基板所述侧面的所述边缘区中去除所述透明导电层。在又一实施方式中，用于处理基板上太阳能电池器件的方法包括提供基板，所述基板具有透明导电层和顺序地沉积于所述透明导电层上的薄膜层叠，所述薄膜层叠包含导电层和一个或更多个含硅层；将以第一脉冲能量输送的一系列连续激光脉冲对准整个沿所述基板侧面的边缘区，以去除所述薄膜层叠；以及将以第二脉冲能量输送的一系列连续激光脉冲对准整个沿所述基板所述侧面的所述边缘区，以去除所述透明导电层，其中第一脉冲能量低于所述第二脉冲能量。附图说明因此，可详细理解实现本专利技术的上述特征的方式，可参考本专利技术的实施方式获得上文简要概述的本专利技术的更具体描述，这些实施方式图示于附图中。图1图示用于在基板上制造太阳能电池器件的局部流程图；图2A图示基板在用激光边缘去除工具处理之前的顶视图；图2B图示具有太阳能电池器件和残余薄膜的基板的横截面图，所述残余薄膜形成于所述基板边缘区中；图3图示激光边缘去除工具的侧视图，所述激光边缘去除工具可用于从基板边缘区中去除薄膜；以及图4图示基板边缘区的横截面图，在所述基板边缘区上已执行了激光边缘去除工艺。为了促进理解，在可能情况下使用相同元件符号来表示诸图所共有的相同元件。 设想在于，一个实施方式的元件和特征可有利地并入其他实施方式中而无需进一步叙述。具体实施例方式本专利技术的实施方式提供用于制造光伏器件的边缘薄膜层叠去除工艺的方法。具体来说，本专利技术提供用于薄膜太阳能器件的多程激光边缘去除工艺，所述薄膜太阳能器件包括顺序地沉积在基板之上的前电极层、含硅薄膜层叠和金属背电极层。所述多程激光边缘去除工艺可包括使用较低功率能量的第一激光程经对准以去除金属背电极层和含硅薄膜层叠，而使用较高功率能量的第二激光程经对准以去除前电极层(例如，透明导电氧化物 (transparent conductive oxide ;TC0)层)。用于第一激光程的能量相对较低，以便所述能量在穿过前电极层时不会熔化金属背电极层和背部上的含硅薄膜层叠，和/或所述能量不会改变前电极层的薄膜特性。本专利技术有利地提高了清洁度和去除位于沿基板侧面的边缘区处薄膜层叠的精确性，而没有残余粉末的问题或由于背金属接触材料和含硅材料熔化而导致形成不需要的合金的问题，进而为基板提供良好密封的表面以有助于后续的粘结工艺和封装工艺，并且消除横跨基板的有效能量转换区的短路。图1图示用于在基板上制造太阳能电池器件的工艺顺序100。工艺顺序100可包括在用于制造太阳能电池器件的不同处理模块和自动化设备中执行的数个工艺步骤。应注意的是，图1仅图示在制造太阳能电池器件期间所执行的一部分工艺步骤。工艺顺序100中的配置、工艺步骤数量或工艺步骤次序均为示例性的，而并非旨在限制本文所述本专利技术的范围。工艺顺序中的一些其他工艺步骤为本领域技术人员所知并且为了简洁起见予以省略。 在由Bachrach等人于2008年8月29日提交的、专利技术名称为“Photovoltaic Production Line (光伏生产线)”的美国申请第12/202，199号中详细地公开总工艺顺序的一个适当实例，并且所述美国申请以引用方式并入本文。如图1所示，工艺顺序100开始于步骤101——将基板装入太阳能电池生产线。生产线可包括数个处理工具和自动化设备，以有助于在基板上制造太阳能电池。图2B为太阳能电池器件的完成，图示在太阳能电池器件上形成的诸层。下文将结合图1中所示步骤和图2B中所示的诸层来描述顺序。在步骤102，在沉积腔室(诸如，PVD腔室)中于基板202 上沉积第一透明导电氧化物(TCO)层214，所述第一透明导电氧化物(TCO)层214可用作太阳能电池器件中的前电极。在第一 TCO层214中划出第一划痕本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种用于处理基板上太阳能电池器件的方法，所述方法包含：提供基板，所述基板具有沉积于所述基板上的薄膜层叠，所述薄膜层叠包含透明导电层、含硅层和导电层；使用以第一能量级输送的电磁辐射，去除形成于沿基板侧面的边缘区上的所述导电层和所述含硅层；以及使用以高于所述第一能量级的第二能量级输送的电磁辐射，去除形成于沿所述基板侧面的边缘区上的所述透明导电层。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：王立平，苏杰发，萨林·森德·贾因纳加·库伯萨斯沃米，欧雷·勒克纳，
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