專利名稱：大幅面激光標刻太陽能電池的裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種大幅面激光標刻系統(tǒng)在非晶硅薄膜太陽能電池制造中 的應用，確切的說屬于非晶硅薄膜太陽能電池制造技術領域。背暈技求目前，激光標刻技術已廣泛的應用在非晶硅薄膜太陽能電池生產(chǎn)中，激光 標刻系統(tǒng)所采用的加工技術大概分為以下類型~類是固定激光輸出標刻頭， 把待加工的非晶硅太陽能電池片(以下簡稱基片)放置在X-Y交聯(lián)絲桿系統(tǒng)載物-i::作平臺上，通過x-Y交聯(lián)絲桿系統(tǒng)的移動，完成在基片上的圖形標刻。第二種類型，是將激光輸出標刻頭周定在分開的X-Y絲桿系統(tǒng)的X絲桿上，載物 工作平臺固定在分開的X-Y絲桿系統(tǒng)的Y絲桿上，通過X、 Y絲桿系統(tǒng)的聯(lián)動，完成在基片上的圖形標刻。以上所說的兩種激光加工類型，其中傳統(tǒng)技術存在的不足表現(xiàn)在以下方面，是只能刻直線和簡爭的曲線圖形，無法完成復雜圖 形的標刻；再則標刻速度慢，線速度一般在30m/min以內(nèi)。中國專利號.ZL 8^09264《一種導電圖形的制備方法》公開的是采用激光劃線在鈉鈣玻璃基底 上產(chǎn)生圖形，可運用于液晶裝置。使玻璃基底上形成的一層ITO膜.的一些部分 通過激光脈沖照射而被除去。專利號ZL2004200578 10.2《激光自動切割機的 運伃裝置》涉及一種于滿足在船舶制造流程中放樣用的激光切割機。專利號ZL 200420 1 2 1 870 . 6《激光自動切割機的運行裝置》所涉及的是激光.自動切割機， 為了克服在高速度運動時所造成的結構振動較小.使激光束輸出穩(wěn)定，在大行 程激光切割的環(huán)境下進行高速、精密加工，分別使用了不同的兩個工作臺.就 整體緒構而宮，相對來說較復雜.與此不同的是，本實閑新型激光標刻的非晶硅薄膜太陽能電池f可以簡 薄膜電池或電池)屬于太陽能電池第二代產(chǎn)品。目前，由于制造出來的薄膜電 池幅面越來越大，而先前激光標刻的薄膜電池產(chǎn)品，基本是由直線構成的簡單 圖形，用現(xiàn)有技術還不能解決大幅面薄膜電池的圖形及特殊圖形的標刻。 鯛麵贈本實用新型目的之一，是克服上述現(xiàn)有技術的中所存在的問題，利用激光 舞鏡掃描技術和專用標刻軟件，大幅面標刻非晶硅薄膜電池，以提高規(guī)模化生 產(chǎn)中激光標刻的速度和精度，提高生產(chǎn)效率，降低成本。另'個目的是，激光標刻加工內(nèi)部結構復雜的異形非晶硅太陽能電池，以 滿足對薄騰電池的特殊圖形以及外形和內(nèi)部結構的需要。還有一個目的是利用大幅面激光標刻，實現(xiàn)在基片內(nèi)的任一位置打標，標 刻文字和圖案。本實用新型以下所說的待刻基片是非晶硅薄膜太陽能電池或簡稱基片。 本實用新型的任務是通過以下技術解決方案來實現(xiàn)的由電腦控制激光發(fā) 生器和載物工作臺，.包括工作電源，冷卻系統(tǒng)，用激光標刻電池基片的方法， 其特征在于電腦程序控制幅面為400ram-600mm的激光振鏡掃描系統(tǒng)，X-Y軸 載物平臺，將待刻的基片分別以X、Y軸向等分成tiXm相鄰的(400mm 600mrn) X ('400mtn 600mm)標刻區(qū)域或稱單元；由激光振鏡掃描系統(tǒng)，依次對各標刻 區(qū)域?qū)雸D形進行激光標刻，使各相鄰標刻區(qū)域的交界處有良好銜接，使基片 成有機總體，當pm等于l時(n和m是自然數(shù))，載物平臺停lb工作。解決方案是:激光振鏡掃描系統(tǒng)裝在固定架Z軸懸臂上，由程序控制X、 Y 軸載物平臺，沿X或Y絲桿軸向移動一個標刻區(qū)域?qū)挾?，激光振鏡掃描系統(tǒng)啟 動，激光在棊片的標刻區(qū)域內(nèi)標刻；直至標刻完成nX加個標刻區(qū)域。以下所說 的大幅面激光標刻，均指激光振鏡掃描系統(tǒng)。由本實用新型大幅面激光標刻方得到的電池產(chǎn)品，對于大幅面基片標刻的技術解決方案是激光振鏡掃描系統(tǒng)的標刻范圍設定為500mmX500mm，待標刻 基片幅面為1000咖X2000mmm，面積為500mmX500imn， n=4, m=2, 8等分標刻 區(qū)域，將基片放置在X-Y軸交聯(lián)平臺上，啟動激光振鏡掃描系統(tǒng)，進行多幅面 標刻。小幅面及特殊形狀的基片激光標刻解決方案是激光振鏡掃描系統(tǒng)的標刻 范圍設定為360mmX410咖，待標刻的基片幅面為355.6mmX406. 4咖，n=m=l只 有一個標刻區(qū)域，將基片放置在X或Y軸平臺上，啟動激光振鏡掃描系統(tǒng)，采 用單幅面標刻。前電極圖形基片復合透明導膜面朝上，導入電池前電極標刻圖形，啟動 大幅面紅外光激光標刻系統(tǒng)，進行標刻，除去復合透明導電膜，復合膜可以是 ZnO或Sn02，前電極相鄰區(qū)域圖形間絕緣隔離線寬度為0.1《4mm，絕緣電阻 大于2MQ;非晶硅圖形基片非晶硅層膜面朝下，導入非晶硅標刻圖形，啟動大幅面 綠激光標刻系統(tǒng)，非晶硅圖形和前電極圖形隔離線邊緣間距是0.1 0.3mm;透明視窗制作可焊電極的基片膜面朝上，導入電池透明視窗標刻圖形，啟動大幅面紅外光激光標刻系統(tǒng)，激光波長1064nm，功率30-50瓦，聲光頻率 15-35KHz。本實用新型產(chǎn)生的積極效果是，激光標刻電池，采用幅面為400mm-600mm 激光振鏡掃描系統(tǒng)，髙速標刻大幅面薄膜電池，最大線速度達400m/min，熊標 刻復雜圖形；采用激光標刻定位坐點時，X-Y交聯(lián)平臺處于暫停狀態(tài)。X或Y軸
絲只是推進m.或n標刻區(qū)域的單向位移，機械平臺重量及運行速度不影響微小標刻路徑的精度。腿,1、是本實用新型工作原連示意圖。
圖1-1、是本實甩新型大幅面薄膜電池基片分區(qū)示意圖。,2、是本實用新型的單元電池背面示意圖。閨3、是圖2中A-A剖面圖。圖4、是本實用新型前電極7平面示意圖。圖5、是本實用新型非晶硅層8平面示意圖。圖6、是本實用新型背電極9平面示意圖。圖7、暈本實用新的實施例圖。示意幅面為1000mmX2000mmX3卿單元電 池間距為lOmra的非晶硅太陽能電池板激光標刻線。見圖2、 3、 4、 5、 6是用本實用新型標刻的電池產(chǎn)品，玻璃基片l、引出電極 點2、字符3、切割線4、背漆5、透明視窗6、前電極7、非晶硅8、背電極9。圖7，其中前電極標刻隔離線r、前電極標刻區(qū)域2'、非晶硅標刻線3'，鋁背電極標刻隔離線4'。閨1，方框示出本實用新型大幅面激光標刻系統(tǒng)由激光發(fā)生器、激光振鏡掃描工 作系統(tǒng)、X-Y軸交聯(lián)載物平臺(或X-Y絲桿交聯(lián)及伺服電極系統(tǒng))、電腦控制系 鄰。其中虛線表示非接觸式激光標刻。見l-l，是基片標刻分區(qū)域圖，按X、Y軸向等分成nXm相鄰的(400mm 600咖)X (400mm 600ram)標刻區(qū)域簡稱區(qū)域。工作原瑪，由4Q0mm 600mm 幅面的激光振鏡掃描標刻系統(tǒng)從圖1-1中的第1號標刻區(qū)開始標刻，第1號標刻
區(qū)標刻完后，由標刻程序控制X-Y絲桿及伺服電機系統(tǒng)把基片沿X絲桿軸向移. 動一個標刻區(qū)域?qū)挾?，把基片上?號標刻區(qū)送到激光振鏡掃描標刻系統(tǒng)標刻 區(qū)域內(nèi)，由標刻程序控制激光振鏡掃搐系統(tǒng)開始對圖中第2號標刻區(qū)進行標刻， 并控制第2號標刻區(qū)所標刻的圖形和第1號標刻區(qū)所標刻的圖形在X絲桿軸向 相鄰區(qū)域交界處，形成良好的銜接，以此類推，當圖1中第ri號標刻區(qū)標多j究 成辟，由標刻程序控制^-Y交聯(lián)絲桿及伺服電機系統(tǒng)把基片沿Y絲桿軸向移動 一個標刻區(qū)域?qū)挾?，把基片上?n+l)號標刻區(qū)送到激光振鏡掃描標刻系統(tǒng)標 刻匿域內(nèi)，由標刻程序控制激光振鏡掃描標刻系統(tǒng)開始對圖1-1中第(n+l)號 標刻區(qū)進行標刻，并由橋刻程序控制，第(n+l)號標刻區(qū)所標刻的圖形和第n 號棒刻區(qū)所標刻的國形在Y絲桿軸向相鄰區(qū)域交界處，形成良好的銜接。以ft 類推，當圖1-1中第m或n號標刻區(qū)域標刻完成后，各標刻區(qū)域的標刻圖形在 相鄰區(qū)域交界處都形成良好的銜接，這樣-來，標刻好的基片就形成了一個總 體.9在非晶硅薄膜太陽能電池生產(chǎn)中，應用大幅面激光振鏡掃描標刻系統(tǒng)，具 有標劃速度快，最大線速度400m/min，是傳統(tǒng)激光標刻速度的5-15倍。生產(chǎn)效 率高，設備結構簡單、體積小，精度高等特點。有效地提高了非晶硅薄膜太陽 能.電池受光面的有效面積，提高了非晶碌薄膜太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。此 外，承可利用大幅面激光振鏡掃描標刻系統(tǒng)，在基片上標刻復雜圖形，在華片 上可文字打標?？蓪崿F(xiàn)內(nèi)部結構復雜的異形非晶硅薄膜太陽能電池的大規(guī)模生 產(chǎn)，滿艱如太陽能手表行業(yè)對非晶硅薄膜太陽能電池外形和內(nèi)部結構的特沐要 求，.柘廣了非晶硅薄膜太陽能電池的應用領域。
具體實施方式
例1,實施例圖2-3，在尺寸為355.6咖X406.4咖X0.7咖基片上，激光振 鏡掃描系統(tǒng)標刻外形為正八邊形中間帶有圓形透明視窗的環(huán)形非晶硅薄膜太陽 能電池前電極圖形制作將尺寸為355.6咖X406. 4mmX0. 7咖的ITO、 ZnO或Sn02 透明導電膜玻璃膜面朝上放置到圖1-1中第1號標刻區(qū)域內(nèi)，啟動大幅面紅外光 激光標刻系統(tǒng)，導入電池前電極標刻圖形，并把激光振鏡掃描系統(tǒng)標刻范圍設 定為360mmX410mm，采用單幅面標刻的方式，把襯底上的連續(xù)導電膜刻蝕成要 求形狀和尺寸的獨立小塊，如圖4中所示前電極圖形7。紅外光激光波長為 1064nm，激光功率為30~50瓦，激光聲光頻率為15 35KHz，前電極相鄰圖形 間絕緣隔離線寬度為0.1~0.4mm,絕緣電阻大于2MQ;激光標刻非晶硅將已鍍好非晶硅光電轉(zhuǎn)換層的基片膜面朝下放置到圖1 中第l號標刻區(qū)域內(nèi)，啟動大幅面綠激光標刻系統(tǒng)，導入電池非晶硅標刻圖形， 并把激光振鏡掃描系統(tǒng)標刻范圍設定為360mmX410mm,采用單幅面標刻的方 式，在已沉積非晶硅的襯底上前電極圖形區(qū)域內(nèi)相應位置，按設計圖形要求， 標刻非晶硅膜層，露出前電極引出圖形。使非晶硅圖形和前電極圖形隔離線邊 緣間距為0.1M).3mm。設備采用大幅面綠光激光標刻系統(tǒng)，激光波長為532nm， 撖光功率為10~30瓦，激光聲光頻率為5-25KHz;透明視窗制作將已制作好可焊電極的基片膜面朝上放置到圖1中第1號 標刻區(qū)域內(nèi)，啟動大幅面紅外光激光標刻系統(tǒng)，導入電池透明視窗標刻圖形， 并把激光振鏡掃描系統(tǒng)標刻范圍設定為360mmX410mm，采用單幅面標刻的方 式，把電池內(nèi)部按設計需要做成透明視窗區(qū)域的棕色非晶硅層刻除，制作出透 明視窗，見圖2中6所示的白色部分。大幅面紅外光激光標刻系統(tǒng)，波長為 1064nm,功率為30~50瓦，激光聲光頻率為15 35KHz; 完成。實例2，實施例圖，見圖1和圖7同上，m=4， n=2，生產(chǎn)單元電池間距為 10mm外形尺寸為1000mmX2000咖X3. 0咖的非晶硅薄膜太陽能電池板。前電極圖形制作將尺寸為1000mmX2000咖X3.0咖的復合透明導電膜玻 璃膜面朝上，放置到X-Y軸載物工作平臺上，啟動大幅面紅外光激光標刻系統(tǒng)， 導入電池前電極標刻圖形，并把激光振鏡掃描系統(tǒng)標刻范圍設定為500mmX 500mm，將1000咖X2000咖X3.0咖的待標刻基片等分為8個500mmX500mm的 標刻區(qū)域，采用多幅面標刻的方式，在基片襯底連續(xù)導電膜上標刻出100條平 行于長邊的間距為10mm的絕緣隔離線，參見圖7中r所示部分。這樣一來， 襯底上的連續(xù)導電膜就被刻蝕分割成100條平行于長邊的間距為10mm的矩形 獨立塊，如圖7中2'所示的部分，即前電極圖形。用大幅面紅外光激光標刻 系統(tǒng)，激光波長為1064nm，激光功率為30~50瓦，激光聲光頻率為15 35KHz， 前電極相鄰圖形間絕緣隔離線寬度為0.1~0.4mm,絕緣電阻大于2MQ ; 激光標刻非晶硅將已鍍好非晶硅光電轉(zhuǎn)換層的基片膜面朝下放置到X-Y軸交 聯(lián)載物平臺上，啟動大幅面綠激光標刻系統(tǒng)，導入電池非晶硅標刻圖形，并把 激光振鏡掃描系統(tǒng)標刻范圍設定為500mmX500咖，將1000mmX2000mmX3. 0咖 的待標刻基片等分為8個500mmX500mm的標刻區(qū)域，采用多幅面標刻的方式， 在已沉積非晶硅的襯底上前電極圖形區(qū)域內(nèi)相應位置，按設計要求圖形刻除非 晶硅層，把襯底上的連續(xù)非晶硅膜刻蝕出100條平行于長邊的間距為10mm的 標刻線，露出前電極引出圖形，如圖7中3所示的陰影部分，標刻非晶硅的標刻線和前電極圖形隔離線邊緣間距為0.1~0.3mm。設備采用大幅面綠光激光標刻 系統(tǒng)，激光波長為532nm,激光功率為10~30瓦，激光聲光頻率為5-25KHz;鋁背電極制作采用真空蒸發(fā)鍍鋁或磁控濺射鍍鋁技術，在非晶硅層表面均 勻地鍍上一層鋁膜背電極。將已鍍好鋁層的基片膜面朝下放置到X-Y軸交聯(lián)載 物平臺上，啟動大幅面綠激光標刻系統(tǒng)，導入電池鋁背電極標刻圖形，并把激 光振鏡掃描系統(tǒng)標刻范圍設定為500mmX500咖，將1000mmX2000咖X3.0咖 的待標刻基片等分為8個500mmX500咖的標刻區(qū)域，采用多幅面標刻的方式， 在襯底上前電極圖形區(qū)域內(nèi)相應位置，按設計要求圖形刻除鋁層，把襯底上的 連續(xù)鋁膜刻蝕出100條平行于長邊的間距為10mm的標刻線，形成鋁背電極的 隔離線4'，如圖7中所示的4'部分，刻除鋁膜的標刻線和非晶硅標刻線邊緣 間距為0.1~0.3mm。設備采用大幅面綠光激光標刻系統(tǒng)，激光波長為532nm,激 光功率為10~30瓦，激光聲光頻率為5-25KHz。
權利要求1、 -種大幅面激光標刻太陽能電池的裝置，由電腦控制激光發(fā)生器和載物工作臺，包括工作電源，冷卻系統(tǒng)，其特征還包括電腦程序控制幅面為400mm 600mm激光振鏡掃描系統(tǒng)；由電腦控制系統(tǒng)控制X-Y軸交聯(lián)載物平臺，在該平 臺上放置有待標刻的基片，所說基片的標刻區(qū)域是以X、 Y軸向相鄰的nXm個 等份，該標刻區(qū)域范圍為400mm 600mmX400mm 600mm。
2、 根據(jù)權利要求1所述的大幅面激光標刻太陽能電池的裝置，其特征在于 所說激光振鏡掃描系統(tǒng)裝在固定架Z軸懸臂上。
3、 根據(jù)權利要求l所述的大幅面激光標刻太陽能電池的裝置，其特征在于 所說的X-Y軸交聯(lián)平臺上的基片幅面為1000ramX2000mmm，振鏡頭標刻范圍 設定為500mmX500mm，其中n=4， m=2，標刻區(qū)域為8等份。
4、 根據(jù)權利要求l所述的大幅面激光標刻太陽能電池的裝置，其特征是所 說待標刻的基片是非晶硅薄膜太陽能電池，激光振鏡掃描系統(tǒng)幅面為400mm 600mm。
5、 根據(jù)權利要求1或4所述的大幅面激光標刻太陽能電池的裝置，其特征 在于所說基片的標刻區(qū)域是非晶硅薄膜太陽能電池的前電極圖形。
6、 根據(jù)權利要求5所述的大幅面激光標刻太陽能電池的裝置，其特征在于 所說的非晶硅薄膜太陽能電池的前電極圖形，該電極相鄰圖形間絕緣隔離線寬 度為0.1~0.4mm，絕緣電阻大于2MQ。
7、 根據(jù)權利要求4所述的大幅面激光標刻太陽能電池的裝置，其特在于所 說待標刻的非晶硅薄膜太陽能電池是刻除非晶硅薄膜層，非晶硅圖形和前電極 圖形隔離線邊緣間距為0.1^0.3mm。
專利摘要本實用新型公開了一種大幅面激光標刻太陽能電池的裝置，屬于非晶硅薄膜太陽能電池制造技術領域。所述大幅面激光標刻太陽能電池的裝置，由電腦控制激光發(fā)生器和載物工作臺，包括工作電源，冷卻系統(tǒng)，其特征還包括電腦程序控制幅面為400mm-600mm激光振鏡掃描系統(tǒng)；由電腦控制系統(tǒng)控制X-Y軸交聯(lián)載物平臺，在該平臺上放置有待標刻的基片，所說基片的標刻區(qū)域是以X、Y軸向相鄰的n×m個等份，該標刻區(qū)域范圍為400mm～600mm×400mm～600mm。本實用新型不僅能標刻復雜圖形，還提高了非晶硅薄膜太陽能電池產(chǎn)品的標刻速度和精度，生產(chǎn)效率高，成本低。
文檔編號H01L31/18GK201038180SQ200620144550
公開日2008年3月19日 申請日期2006年12月31日 優(yōu)先權日2006年12月31日
發(fā)明者毅 李, 李全相 申請人:毅 李