通过多激光束照射将在基板上形成的半导体膜划分成多个区域的方法技术

本发明专利技术涉及一种通过多激光束照射将在基板上形成的半导体膜划分成多个区域的方法，该多激光束照射使用影响所述膜的基本上相同的区的至少两个激光束处理的序列。除了最终激光束处理，至少两个激光束处理的所述序列的处理被用于调整将被移除的经处理的膜区。应用所述最终激光束处理以实际上移除材料从而形成凹槽。此外，本发明专利技术涉及一种通过多激光束照射将在基板上形成的半导体膜划分成多个区域的装置，该多激光束照射使用影响所述膜的基本上相同的区的至少两个激光束处理的序列。所述装置包括用于除了最终激光束处理的、至少两个激光束处理的所述序列的处理的第一调整激光器并且所述装置包括用于所述最终激光束处理的第二激光器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于，所述多激光束照射使用影响所述膜的基本上相同的区的至少两个激光束处理的序列
技术介绍
现今，各种太阳能电池技术是在商业上可用的。在它们中，采用薄的非晶和/或微晶硅膜的薄膜太阳能电池正在积极地得到研制。在低温下和在大的面积Olm2)上处理多个这种电池的可能性使得该技术有利地成为实现所谓的电网平价的良好候选。图1示出根据现有技术的包括多个薄膜太阳能电池的常规光伏模块1的一个部分的概略截面。在透明的绝缘体基板2上布置透明(前)电极层3。在所述透明(前)电极层3 上，形成光电转换半导体层4，并且在该光电转换半导体层4上形成另一个透明(后)电极层 5。所述光电转换半导体层4包括非晶和/或微晶硅子层的叠层。另外，图1在这三个层3、4、5中示出三种不同类型的凹槽6、7、8，这些凹槽构造光伏模块的平面。这种构造方法的目的在于形成由串联电连接的多个薄膜太阳能电池组成的光伏模块。所述透明(前)电极层3被一组第一隔离凹槽6划分，该组凹槽6确定了各个薄膜太阳能电池的宽度。当所述三个层3、4、5的叠层以如下顺序在制造过程期间构建时透明(前)电极层3、第一隔离凹槽6、光电转换半导体层4、凹槽7、另一个透明(后)电极层5、 第二隔离凹槽8，所述光电转换半导体层4填充所述第一隔离凹槽6。填充有所述透明(后) 电极层5的材料的所述凹槽7允许在相邻电池之间的电接触。实际上，一个电池的所述透明(后)电极层5接触相邻电池的所述透明(前)电极层3。所述透明(后)电极层5和所述光电转换半导体层4最后被一组所述第二隔离凹槽8划分。这种构造工艺优选地通过采用激光等得以实现。所述薄膜光伏模块1例如能够如下地制造最初，例如，通过LPCVD(低压化学气相沉积)，在所述透明绝缘体基板2上沉积所述透明(前)电极层3。所述透明(前)电极层3， 也称为透明导电氧化物(TC0，例如由ZnO、SnO2或者氧化铟锡(Indiumtinoxide)构成)，此后被激光划线以移除所述透明(前)电极层3的一部分以形成第一组所述隔离凹槽6，该第一组所述隔离凹槽6将所述透明(前)电极层3划分成多个隔离的、横向相邻的区域。随后， 在该图案化的透明(前)电极层3上，采用等离子体化学气相沉积以沉积所述光电转换层4。 所述光电转换层4包含例如非晶硅的至少一个ρ掺杂子层、一个本征绝缘子层和一个η掺杂子层。子层的这种叠层可以重复以形成多结非晶硅薄膜太阳能电池。因而，第二、第三和甚至更多的p-i-n结能够从微晶材料或者非晶和微晶材料的混合物形成，以建立所述光电转换半导体层4。所述光电转换半导体层4然后被激光划线以移除所述光电转换半导体层 4的一部分以形成一组凹槽7 (在以后称作接触线9)，其将所述光电转换半导体层4划分为彼此横向分离的多个区域。随后，所述透明(后)电极层5被沉积以填充所述凹槽7，并且由此产生所述接触线9，并且还覆盖所述光电转换半导体层4。所述透明(后)电极层5同样能够是透明导电氧化物(TCO，例如由Zn0、Sn02或者氧化铟锡构成)。最后，所述光电转换半导体层4和所述透明(后)电极层5被激光划线，从而形成一组第二隔离凹槽8，该组第二隔离凹槽8将所述光电转换半导体层4横向划分成串联电连接的多个光活区域。这样，如图 1所示的包括薄膜太阳能电池的所述光伏模块1得以制造。在美国专利No. 4，292，092、美国公报 2005/0272175,WO 2008/019066 中公开了使用划线激光器的制造方法。尽管针对包括串联连接的薄膜太阳能电池的光伏模块的制造工艺的激光划线具有已知的优点，但是已知在邻近于光伏模块的激光处理部分的区部中发生激光引起的问题。对于一些材料，沿着激光划线线或者凹槽的边缘留下了导电脊或者“凸缘”。另外，在划线凹槽的底部处熔化的残余物可能引入电气短路、在相邻的薄膜太阳能电池之间的不良隔离，和低的分流电阻，降低了在串联连接的薄膜太阳能电池阵列之上的电压集成度。在用于所描述的意图的现有技术激光处理中，通常使用具有超过计算出的、实际上有必要的功率的输出功率的激光源。这么做是为了确保避免上述问题类似所移除材料的熔化余留物。 这些高功率激光器是昂贵的并且在光路、测量等等中要求另外的努力。在WO 2008/019066 A2中公开了避免这些问题并且因此改进串联连接的薄膜太阳能电池的电压集成度的一种方法。在其中，描述了允许主激光束首次地沿着一条线行进以形成具有第一和第二边缘的凹槽。随后，该激光束更近似地沿着同一线一次或者多次地行进并且改进在所述第一和所述第二边缘之间的电隔离程度，因此形成包括所述多个薄膜太阳能电池的所述光伏模块。
技术实现思路
本专利技术的目的在于创建一种与起初述及的
有关的、用于，该方法允许降低所用激光系统的功率并且减轻或者甚至避免已知在邻近于材料的激光处理部分的区部中发生的、激光引起的问题。权利要求1的特征规定了本专利技术的方案。根据本专利技术，除了最终激光束处理的、至少两个激光束处理序列的处理被用于调整将被移除的经处理的膜区，而应用所述最终激光束处理来实际上移除材料从而形成凹槽。所述最终激光束处理可以优选地作为单一激光束处理步骤执行，但是遵循WO 2008/019066 A2的教示，还能够被在多于一个处理步骤中以移除的形式采用。对于本专利技术来说用于与其一起工作的激光器包括连续波或者脉冲激光器，优选地连续波或者具有大于IOOns的脉冲持续时间的长脉冲激光器。在基板上的光束焦点中，它们的功率应该在0. 5W和IOW之间。适当的波长是255nm、532nm和1064nm (+/_50nm)。这个方案的优点是结果产生的所述凹槽的、与通过现有技术方法获得的相比更加陡峭和更加平滑的侧壁。另外地，能够更快地并且以更好的准确度地对所述凹槽划线。进而，避免了沿着激光划线线或者凹槽的边缘留下的导电脊或者“凸缘”以及避免了在划线凹槽的底部处的熔化残余物，所述熔化残余物可能引入电气短路、在相邻的薄膜太阳能电池之间的不良隔离，和低的分流电阻，降低了在串联连接的薄膜太阳能电池阵列之上的电压集成度。优选地，根据本专利技术的装置包括用于除了最终激光束处理的、至少两个激光束处理的所述序列的处理的第一调整激光器并且包括用于所述最终激光束处理的第二激光器。 这允许将被移除的经处理的膜区的所述调整的步骤和移除经调整材料从而形成所述凹槽的步骤的最佳分离可替代地，在该创造性方法的背景中，所述第一调整激光器和所述第二激光器可以结合在同一激光器中，该同一激光器提供两种不同的工作模式，即用于调整所述经处理膜区的第一工作模式和用于移除所述经处理膜区的材料的第二工作模式。优选地，除了所述最终激光束处理，通过所述至少两个激光束处理的所述序列的、 以前的处理，基本上无任何物质将经由烧蚀/蒸发而被移除。特别地，凹槽(形成由所述凹槽分离的第一和第二边缘，提供第一电绝缘水平)不通过所述以前的处理形成。这具有以下优点，即，所述以前的处理局部地改变了所述膜的材料性质，例如对所述膜进行退火。这个调整相当于所述凹槽的“标记”。这个过程在所述膜中诱发热应力轨迹，在热应力轨迹中，所述最终激光束处理对所述凹槽划线，因此在所述多个区域中划分所述膜。可替代地，所述以前的处理已经能够移除一些物质，然而该物质的主要部分是在最本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．　一种通过多激光束照射将在基板上形成的半导体膜划分成多个区域的方法，所述多激光束照射使用影响所述膜的基本上相同的区的至少两个激光束处理的序列，其特征在于，除了最终激光束处理，至少两个激光束处理的所述序列的处理被用于调整将被移除的经处理的膜区，并且在于应用所述最终激光束处理以实际上移除材料从而形成凹槽。

【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：J·京斯特，
申请(专利权)人：欧瑞康太阳能股份公司特吕巴赫，
类型：发明
国别省市：CH