[发明专利]用于改进光电产品生产的方法

说明书

对相关申请的交叉引用

本申请要求2009年5月22日提交的美国临时申请61/180,744和2009年9月22日提交的美国临时申请61/272,407的权益，所有这些临时申请的内容以其全文在此通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及光电(PV)产品领域及其制造，特别是涉及使这种制造的效率提高的方式。

背景技术

光电(PV)产品和设备将吸收的光直接转化为电能，其优点在于无污染且操作安静。光电产品和设备易于适应于集中式的或分布式的发电系统并由此是对化石燃料和核动力源的有吸引力的可替代方案。PV功率的相对较高的成本已经长期限制其使用；不过，用于晶体硅(c-Si)制备的高容量处理和薄膜PV装置现在已经降低了PV材料的成本。尽管如此，制造成本仍然是目前所关注的。

在PV产业中最必要的总体需要是将制造PV产品的成本减少到足以实现电网平价的程度。对于晶片、电池和模块制造者而言，之中降低成本的驱动力具有三个方面：改进产品技术以对于给定市场价格提供更高的功率输出，通过规模经济减少材料和固定设备的单位成本；和提高制造效率和生产率。本发明涉及提高PV产品制造的效率和生产率。至此，这些尚未适合地解决。

PV晶片、电池和模块通常人工地或通过单点装置在生产处理中(大多数情况下在生产线的末端)以不同间隔检查。这意味着，虽然缺陷可被查到，但接受/拒绝决策仅能基于检查部位处有限的可用数据进行。此外，在本发明之前，除了原材料接受阶段(在生产线的起点处)以及最终检查和评级(在生产线的终点处)以外，在生产过程中的在线的单元-单元的产品检查通常是初级的或不存在的。

进一步地，晶片、电池和模块生产设施常常仅基于FIFO(先进则先出)操作。这意味着，产品仅在生产线终点处被评级和分类，而在生产线中的其它部位具有不同程度的检查。

此外，大多数设施当前通过测量每个工具的操作参数(例如，气流、功耗、温度)监控其生产，而不是通过在每个处理阶段中直接检查产品自身所得到的实际生产结果而监控其生产(除了偶尔离线采样以外)。例如参见PCT申请WO2009/026661中的公开内容。这产生了多种缺陷。第一，其在处理工具开始在可接受参数以外操作(“操作偏移”)或产生错误时仅为设施操作者提供一种选项：调节或修理工具，这可涉及关机。人工调节或直接关机是昂贵的，而且在产品自身检查表明足够产品保持在可接受级别中时可能会容许单独的操作偏移。或者，可进行适合的下游调节以解决或减轻识别出的产品的潜在问题，使得足够的最终产品处于可接受的一个或多个级别。

相反地，处于不可接受阈值以下但发生在多个工具中的操作参数的一系列偏移可导致质量问题，这些质量问题在最终检查和评级之前无法观察到，因而很难分离，这是因为并非单一工具存在故障。而且，可能引入与工具操作参数无关的缺陷(例如，操控引起的标记，或者在工具入口或出口处的空气污染)。

单独监控工具参数将不会发现这些问题的来源，因而无法形成对这些问题的解决方案。

随着产业发展，对上述需要的解决方案(以及在本发明范围内提供的解决方案)可具有相当大的经济影响。例如，如果50MW电池生产线产生约$100M至$125M的每年完成产品价值，则仅2％的生产率提高将提供另外的每年$2M至$3.5M的利润。

因此，尚未满足以下需要：在电池制造生产线中更有效控制光电电池生产能力的方法和系统。

发明内容

除非在应用环境中另行指明，否则用词“一个或多个生产步骤”意味着，产生可测量的产品差异的PV产品制造的特定的一个或多个步骤。“一个或多个中间生产步骤”意味着，在生产线中第一生产步骤之后和在生产线中随后步骤之前的一个或多个生产步骤。

本发明提供用于高效PV装置制造的生产线方法和系统，其均依照在生产过程的每个阶段中所需的劳力、时间和PV原材料和生产材料的经济使用。本发明的这些和其它优点将通过以下的附图、论述和描述而显而易见。

本发明的处理通过以下方式改进了PV制造效率：

1)减少或消除由于检测不良或延误、所致的过度生产成本和浪费，对于检测的未完成的PV晶片、电池或模块(在此有时被称为“处置中(Work in Progress)”或“WIP”单元)的分离以进行补救处理、或者移除以进行再循环。