用于对太阳能电池的片状基本材料进行热处理的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于对太阳能电池的、特别是结晶或多晶硅太阳能电池的片状基本材料进行热处理的装置，其中，该装置包括至少一个激光光源（4a，4b）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于对太阳能电池的片状基本材料进行热处理的方法和装■ ■ ■ ■ 本专利技术涉及一种如权利要求I前序部分所述的用于对太阳能电池的、特别是结晶或多晶硅太阳能电池的片状基本材料进行热处理的方法。此外，本专利技术还涉及ー种如权利要求8前序部分所述的用于对太阳能电池的、特别是结晶或多晶硅太阳能电池的片状基本材料进行热处理的装置。 本专利技术所要解决的问题是，提出一种开头所述类型的方法以及提供ー种开头所述类型的、更加高效和更加经济的装置。这些问题在方法方面通过具有权利要求I特征部分所述特征的、开头所述类型的方法得以解決，以及在装置方面通过具有权利要求8特征部分所述特征的、开头所述类型的装置得以解決。从属权利要求涉及本专利技术的优选设计。存在着大量构造非常不同的太阳能电池类型。本申请涉及的特别是结晶和多晶硅太阳能电池。它们是厚度均匀的、正方形的硅片，其尺寸HXBXT (通常情况下)如下H=80…220 u mXB=125…210mmXT=125... 210mm这里涉及的是对这种类型的太阳能电池的热处理，该热处理的目的是为了通过加热释出溶媒和终止紧接着的杂质向内扩散以及金属化面的同时向内扩散和烧结。热处理现有技术为带式炉(Band Ofen )，其长度约为IOm和宽度约为Im(占用安置面积约IOm2)以及电连接功率最大为100kw。本申请中提出的激光解决方案可使用较小量级的设置面积和较小量级的连接功率就足以满足需要。对该类型的太阳能电池的热处理是ー个复杂的事件过程，这是因为要在一种时间上连续的和复杂的加热特性条件下一个接ー个地发生一系列相互关联的エ艺过程，但是ー部分也相互平行和重叠。所有这些エ艺过程都強烈地影响到太阳能电池的效率/效能并且对太阳能电池的经济性起着决定性影响。目前，这种类型的太阳能电池的制造者公开表明的目标在于以秒计的节拍循环时间。这就是说每秒钟完成一个成品太阳能电池。对太阳能电池进行扫描的方法(扫描法)由于较慢的处理速度而不太适合低成本地实现这个循环时间。允许同时对全部太阳能电池进行处理的这种方法更加适合。通过对均匀分布的激光二极管或者激光二极管条进行不同的布置，可以对这种同时照射在空间上进行非常精确的调定(自由辐射源或者纤维耦接的模块)。照射时的精确度能够实现对太阳能电池的几何准确的照射，因此所有的光线被用于照射和加温(空间精确度，能量效率)。过去曾经尝试过使用闪光灯对太阳能电池进行快速的、同时的光学热处理。与由半导体生产所确立的方法相同，这些尝试以在半导体行业所知的总体概念“RTP” (RapidThermal Processing,快速热处理过程)而告终。这些尝试表明，虽然RTP具有一些技术上的优势，但是在生产能力和处理成本这些决定性的问题上无法击败带式炉。因此，目前在批量生产中是找不到太阳能电池-RTP的。可以通过使用均匀化的激光二极管布置来克服这些障碍它们在us范围内的可调性在节拍循环周期(Is)内提供足够的加热动カ(Heizdynamik)以供使用(时间方面的精确度)。连接功率小一个量级的激光方法与带式炉相比，可实现相应较小的运行成本。在太阳能电池生产中的另ー个重要的边缘条件是太阳能电池的整个面上的处理的均匀性。不均匀性可能会降低太阳能电池的效率/效能以及因此降低经济性(例如借助向内扩散的铝糊得以实现的太阳能电池的均匀的、整面的背面触点接通)。在炉中和在闪光灯装置中，由于这些加热机械遭受着強烈的老化并且因此按规定要经常进行测量和再调校，所以均匀加热一直就是ー种挑战。这个弊端在本申请中通过使用精确自动调节的、均匀化的激光二极管得以消除(空间方面的和时间方面的精确度)。在使用炉或者闪光灯装置进行具有随时间可变的温度特性的动态加温过程中，由于即使是在准确均匀的加温情况下太阳能电池的边缘(仅仅以 180°导热)也比内部区域(以360°导热)加热更剧烈，所以总是可以观测到边缘效应。可以通过利用光学射束整形对太阳能电池进行精确预调的、有针对性地不均匀的照射来避免这种不均匀加温，也就是说，在中心部较多的強度(照度)和在边缘处较少的強度(照度)即使是在随时间可变的温度特性条件下也可获得均匀的温度分布。作为对避免边缘效应的补充，为了实现附加的、有针对性地在空间方面不同的加热分布特性，可以利用射束整形措施，这些加热分布特性在太阳能电池上被事先定义为“较热”和“较冷”区域。(例如用于太阳能电池上正面触点接触的指形构造(Fingerstruktur))。由石英玻璃构成的、透明的太阳能电池支承座作为装置的一部分可以经受住直到硅熔点的高温，但是可以让加热太阳能电池的ニ极管激光透过。作为用于在空间上精确控制太阳能电池的照射的光学射束整形的一部分，支承座同时可以承担光学功能。完整的激光加热设备应该包括下列功能单元I.带有输入缓冲器(Eingangspuffer)的电池操作单元2.电池加工处理单元(激光器，射束整形装置，电池支承座，抽吸装置)3.带有电池操作单元的输出缓冲器(Ausgangspuffer)这样，该设备可以被无缝地结合于现代的流水线太阳能电池加工エ厂的“河流”当中。所述装置的特点在于具有一种大于100，000, 000K/s的坡度(Rampensteilheit)并且由此在过程设计(Prozessauslegung)当中提供了附加的自由度。这一点远远超过了坡度为数个lOOK/s的传统炉的现有技术并且是迄今如此无法达到的。优点在于对热处理的温度曲线提供了更好的控制和可调性。所述装置的高坡度产生自装置的第二功能単元的作用原理(功能単元列表另外參见本文的上面)，即电池加工处理单元(激光器，射束整形装置，电池支承座，抽吸装置)。因而激光器及射束整形装置的供电是这样设计的可以借助市场上能买得到的电子脉冲发生器进行脉冲控制，该脉冲发生器具有IOy s的上升时间和下降时间以及可变调定的脉冲持续时间(> 10 s)和可变的脉冲重复率。本申请人在自己的应用中心便利用类似的、带有射束整形装置的激光光源对晶片生产用的硅片进行了加热，并且依此达到了在加热持续时间10 y s之内> 1000K的温差。这就产生了 100，000, 000K/s的温度梯度(坡度)。在强电流-短脉冲-电子学领域中具有纳秒范围的脉冲持续时间的有限的第一个进步和发展设计可能会使市场上可以买得到的、大功率ニ极管激光器用的供电设备的脉冲持续时间、上升时间和下降时间进ー步缩短。在弗赖堡(Freiburg)的弗劳恩霍夫太阳能系统研究所(Fraunhofer ISE)Ji YounLee的2003年的博士论文中已经研究并说明了 对于结晶硅太阳能电池的多重RTP处理可以达到更长的载流子寿命和由此获得更好的太阳能电池效率/效能。使用提出的装置，可以扩展这种多重处理，也就是说可以在较短的总持续时间内实现更大数目的快速热处理步骤。例如在弗赖堡的弗劳恩霍夫太阳能系统研究所Ji Youn Lee的2003年的博士论文中对两次持续时间超过一秒的重复进行了描述。使用在此描述的装置，可以在一秒钟内毫无问题地进行1，000次重复。通过高次数的快速温度交换可以达到另外的、到目前为止无法达到的材料特性。在半导体部件(“Chips”,微型晶片)的制造中，短时温度超高(“Spike本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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：P·A·哈尔滕，
申请(专利权)人：LIMO专利管理有限及两合公司，
类型：
国别省市：