[发明专利]激光刻印处理

说明书

技术领域

本发明涉及多个平行激光刻印的制作方法，用于分割大型薄膜太阳能板并基于使用扫描仪组件形成待刻印的小线段的平行重迭条带。这种方法可在不需要使太阳能板高速运动的情况下快速及准确地刻印，并允许使用测量系统，可相对于先前的刻线非常准确地设定第二次刻线的位置，而且可对板变形引起的位置不规则性作出补偿。

背景技术

多年来众所周知，利用激光来刻印建立在太阳能板中的薄层以制作子单元并使它们互连。该项技术包括将低电极(通常指ITO(氧化铟锡))薄层敷设在玻璃板上，并以典型的5-10mm间隔的激光刻线将ITO层分隔成多个电绝缘区。然后将配电层(诸如硅)施加到全区域上，在该层中再用激光平行于且尽可能靠近第一层中最初的刻印进行刻线。接着，再施加顶层(通常为铝)，第三次使用激光束在该层中刻线，尽可能靠近及平行于其它线，以中断电连续性。

通过该方法在板中的所有单元之间制作电串联，以致于由整个板产生的电压是通过每一个单元和若干个单元内潜在形成的产品提供的。典型的板被分割成50-100个单元，以致整个板的输出电压在50伏特的范围内。JP10209475对使用的标准激光处理作了全面的描述。

除了ITO/硅/铝结构外，很多其它材料也可用于制作太阳能板。其它等同效果的装置是基于碲化镉(CdTe)，铜铟联硒化合物(CIS)和玻璃上的晶体硅(CSG)制作的。在所有情况下，利用激光刻印某些或全部所涉及的层。

用于刻印个别层的激光束有时是从玻璃板的涂覆侧进行施加，但也可以从相对侧进行施加，在此情况下，射束在与薄膜互相作用之前先通过玻璃。使用的激光通常在光谱红外(IR)区中进行操作，但是也广泛地使用在倍频波长(532mm)处操作的激光。甚至有时候会使用UV激光。激光通常会形成脉动，其脉冲宽度在几纳秒到几百纳秒的范围内，并以几千赫至几兆赫范围内的脉冲重复率进行操作。

在某些情况下，在不透明基板(诸如金属板)上制作太阳能板。在此情况下，辐射不可能穿过基板，因此，所有刻印处理需要射束从涂覆侧入射。在某些其它情况中，在柔韧性基板(诸如薄金属或聚合板)上制作太阳能板。在前一种情况中只可能从涂覆侧照射。而在后一种情况中，从涂覆侧或穿过基板照射两种方式都是可能的。

所有这些装置的共同特征在于，多次刻印中的每次刻印所制作的刻印长度均必须达至一米或几米，目的是分割板上的每一层。因此，常常需要在可接受的板处理时间内用太阳能板处理工具来制作远超过100m的每层总刻印长度。通常少于2分钟。这意味着需要使激光刻印率达至每秒很多米。

人们已建造激光工具来达此目的。在某些情况下，该工具具有固定的光学设备，也就是说，必须使板非常快速地移动。为了避免板超速，常常会使用多个固定的平行光学头。举例来说，假如这种板的尺寸大约为1.1x1.1m，需要160次单独刻印，则可用8束平行射束来进行处理，时间在100秒以内，板移动的最高速度小于300mm/s。这样一种方法是可以接受的，但由于有众多数目的光学头，并需要使射束分离以及平衡，导致该种情况很复杂。而且使用非常重的平台系统作高速往复运动，也会导致性能不可靠。

还有另一种方法是使用单一射束来刻印所有的线，但是使用检流计传动反射镜扫描仪系统(galvanometer driven mirror scanner system)会导致射束高速移动。美国专利申请公开号US2003/0209527A1描述了这种情况。使用扫描仪系统使激光束以4m/s的速度移动横跨600mm宽的板的整个宽度，同时，在正交方向中移动该板并使其通过扫描仪组件。

本发明的有效性在于，不需要使板高速运动，而且只使用一束射束，但问题是为了覆盖板的整个宽度，必须使用具有大扫描场的扫描仪透镜。这通常意味着透镜具有相当长的焦距。经常还需要使用带第三轴的扫描仪系统来动态调节每次扫描期间的射束扩展，目的是在整个板宽度上保持聚焦。这增加了控制系统的复杂性。需要的长焦距扫描透镜将可形成的焦斑的尺寸限制到最小，因此，可制作的刻印宽度不能如想要的那样尽可能窄。由于与具有透镜焦距的扫描仪系统关联的定位误差，还会导致难以准确地设置这些刻印。这两种情形是主要问题所在，因为理想的刻印应该是宽度尽可能窄，而成功的刻印应该是尽可能靠在一起，因为三次刻印之间的区域不产生电，因此需要将它们减至最小。