[发明专利]用于硅太阳能电池制造的高速激光扫描系统

说明书

技术领域

本发明的实施例大体上有关于一种在太阳能电池制造期间在一个或多个层内激光钻孔的装置与方法。特别是，装置包含用于改善激光钻孔速度的多边形镜。此外，在钻孔操作期间，装置可包含用于预防底层的太阳能电池基板损坏的光束成形器。

背景技术

太阳能电池为将太阳光直接转换为电功率的光伏元件。最常见的太阳能电池材料为硅，其为单晶或多晶基板的型态，有时也称为晶圆。因为形成硅基（silicon-based）太阳能电池以产生电力的摊销成本高于使用传统方法制造电力的成本，所以仍需努力减少形成太阳能电池所需的成本。

现今广泛使用的太阳能电池具有形成于前表面附近的P-N接合区的设计，或接受光的表面，其如同光能被吸收于太阳能电池中地产生电子/空穴对。此传统的设计在太阳能电池前侧上具有第一组电触点，以及在太阳能电池背侧上的第二组电触点。为了在太阳能电池背侧上形成第二组电触点，必须在覆盖太阳能电池基板的背侧的钝化层内形成孔，以允许导电层接触底层的太阳能电池基板。

在单一太阳能电池基板上需要超过100,000个接触点(即形成在背侧钝化层的孔)为正常的。在太阳能电池背侧钝化层中形成孔的传统途径包含检流计系统的使用以操纵横越太阳能电池基板的激光光束。然而，这些传统的系统仅限于大约20m/s的速率。所以，传统的途径需要显著的时间以产生传统的太阳能电池。此外，使用传统的激光系统，难以在钝化层内钻孔的期间预防底层太阳能电池基板的损坏。

于是，需要在太阳能电池基板的钝化层内用于钻孔的改善的方法与装置。

发明内容

本发明的一实施例，一种用于传递电磁波至太阳能电池基板的表面的装置，包含：多边形镜，具有数个反射刻面以及旋转轴；致动器，设置以相对于旋转轴旋转多边形镜；激光源，定位以引导电磁波至多边形镜的至少一个反射刻面；以及基板定位元件，具有基板支撑平面，其中基板定位元件设置以定位基板来接受从多边形镜的反射刻面反射的电磁波。

在另一实施例中，激光扫描模块包含激光扫描元件，包含：多边形镜且设置以扫描电磁波脉冲，电磁波脉冲经由多边形镜在横越基板表面的第一方向上反射；基板定位系统，当电磁波脉冲向基板引导时，该基板定位系统设置以在第二方向上线性输送基板，其中第二方向实质上与第一方向正交；一个或多个定位传感器，当该基板在第二方向上向激光扫描元件移动时，该一个或多个定位传感器设置以侦测基板的前边缘；以及系统控制器，设置以基于从一个或多个定位传感器接收的讯号，控制激光扫描元件以及基板定位系统的操作。

在又一实施例中，一种传递电磁波至太阳能电池基板表面的方法，包含：绕旋转轴旋转具有数个反射刻面的多边形镜；在第一方向上输送基板；以及当多边形镜绕旋转轴旋转时，传递电磁波脉冲至数个反射刻面，其中一数量的传递电磁波从数个反射刻面向基板的表面反射，且其中反射电磁波在与第一方向正交的第二方向上横越基板表面被扫描。

附图说明

为了可以详细了解上述本发明的特征，经由参阅实施例能更具体地描述以上简述的本发明，部分实施例于附图中阐明。然而，应当注意附图仅仅阐明本发明的典型实施例，因此，不能被认为是对其范围的限制，因为本发明可以接纳其它同样有效的实施例。

图1阐明太阳能电池的横截面图，太阳能电池可使用本文描述的装置与方法形成。

图2为根据本文描述实施例的激光扫描装置的示意横截面图。

图3为根据本文描述实施例的激光扫描模块的示意侧视图。

图4为根据本文描述实施例的定位于基板定位系统上的示意俯视图。

图5为根据本文描述实施例的激光扫描装置传播光束的示意描述。

图6为根据本文描述实施例的没有任何光束成形的光束的高斯强度轮廓的示意图。

图7为根据本文描述实施例的具有光束成形的光束的强度轮廓的示意图。

具体实施方式

本发明的实施例提供激光扫描装置，激光扫描装置用于在太阳能电池制造期间使用多边形镜及光束成形器在一个或多个层内激光钻孔。在一实施例中，装置在背电触点形成期间用于在太阳能电池的背侧钝化层内激光钻孔。装置包含多边形镜的使用以改善太阳能电池的后电触点形成的速度。装置也可包含光束成形器的使用以调节光束的轮廓来在激光钻孔操作期间预防底层太阳能电池基板的损坏。进一步来说，提供激光扫描模块以控制基板线性移动的速度和时机，以及以闭回路的方式控制激光扫描装置的操作，来提供置于基板上的材料层的有效激光钻孔。