(57)【要約】  本発明は、ソーラーセル形成プロセスのステップを遂行するように適応される処理モジュールを使用して光電池装置を形成するのに使用できるシステムに関する。自動ソーラーセル製造装置は、一般的に、ソーラーセルデバイスを形成するのに使用される自動処理モジュール及び自動装置の配列体である。従って、自動ソーラーセル製造装置は、一般的に、基板を受け入れるように適応される基板受け入れモジュールと、基板の表面上にシリコン含有層を堆積するように適応される少なくとも１つの処理チャンバーを有する１つ以上の吸収層堆積クラスターツールと、１つ以上の背部接触部堆積チャンバーと、１つ以上の材料除去チャンバーと、ソーラーセルカプセル化装置と、オートクレーブモジュールと、自動接合ボックス取り付けモジュールと、完全に形成されたソーラーセルデバイスをテストし資格付けするように適応される１つ以上の品質保証モジュールと、を備えている。【選択図】      図２Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ソーラーセルを形成するシステムにおいて、
第１基板の表面にシリコン含有層を堆積するように適応される少なくとも１つの処理チャンバーを有する１つ以上のクラスターツールと、
上記第１基板の表面から上記シリコン含有層の一部分を除去するように適応される第１スクライブ装置と、
上記システムで遂行される１つ以上のプロセスの出力を特徴付けるように適応されるテストモジュールと、
を備え、上記テストモジュールは、
基板支持体、
上記基板支持体に配置された上記第１基板の表面上の少なくとも２つの箇所に接触するように向けられる２つ以上の接触ピンと電気的に連通する測定装置、
上記第１基板の表面を見るように位置付けられた視覚システム、及び
上記基板支持体に配置された上記第１基板を上記２つ以上の接触ピンに対して位置付けるように適応されるアクチュエータ、
を含む、システム。
【請求項２】
上記１つ以上のクラスターツールの１つと、上記第１スクライブ装置と、上記テストモジュールとの間で基板を移送するように位置付けられた自動装置を更に備えた、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
上記シリコン含有層の上に導電層を堆積するように適応される１つ以上の堆積チャンバーと、
上記導電層及びシリコン含有層の一部分を上記基板の表面から除去するように適応される第２スクライブ装置と、
上記テストモジュール、上記１つ以上のクラスターツールと通信するシステムコントローラであって、上記テストモジュールから受け取ったデータに基づいてシリコン含有層堆積プロセスを変更するように適応されるシステムコントローラと、
を更に備えた、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
ソーラーセルを形成するシステムにおいて、
第１基板の表面にシリコン含有層を堆積するように適応される少なくとも１つの処理チャンバーを有する１つ以上のクラスターツールと、
上記シリコン含有層上に導電層を堆積するように適応される１つ以上の堆積チャンバーと、
ボンディングワイヤ取り付けモジュールと、
を備え、上記ボンディングワイヤ取り付けモジュールは、
基板を第１位置から第２位置へ移送するように適応される基板ハンドリング装置、
基板の表面を見るように位置付けられた視覚システム、
基板が上記基板ハンドリング装置により第１位置から第２位置へ移動されるときに基板の表面に形成された導電層上に導電性要素を実質的に同時に位置付けるように各々適応される２つ以上の導電性要素堆積装置、及び
上記導電層に配置された各導電性要素の２つ以上の領域に熱を与えるように位置付けることのできる２つ以上の半田箇所、
を含む、システム。
【請求項５】
上記１つ以上のクラスターツールの１つと、上記１つ以上の堆積チャンバーと、ボンディングワイヤ取り付けモジュールとの間で基板を移送するように位置付けられた自動装置を更に備えた、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
ソーラーセルを形成するシステムにおいて、
基板の表面に形成された層の一部分を除去するように適応される第１スクライブ装置と、
上記層の上にシリコン含有層を堆積するように適応される少なくとも１つの処理チャンバーを有する１つ以上のクラスターツールと、
上記１つ以上のクラスターツール、上記第１スクライブ装置、及び第１バッファチャンバーと移送可能に連通する第１の基板搬送装置であって、上記第１バッファチャンバーは、複数の基板支持位置を有し、上記１つ以上のクラスターツールと上記スクライブ装置との間に配置される上記第１の基板搬送装置と、
上記シリコン含有層の上に導電層を堆積するように適応される１つ以上の堆積チャンバーと、
上記１つ以上のクラスターツール、上記１つ以上の堆積チャンバー、及び第２バッファチャンバーと移送可能に連通する第２の基板搬送装置であって、上記第２バッファチャンバーは、複数の基板支持位置を有し、上記１つ以上のクラスターツールと上記１つ以上の堆積チャンバーとの間に配置される上記第２の基板搬送装置と、
を備えたシステム。
【請求項７】
上記第２バッファチャンバーは、上記複数の基板支持位置に配置された基板の温度を制御するための熱交換装置を更に備えた、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
上記基板受け取りモジュールは、少なくとも約５．７ｍ２の面積を有する基板を受け取るように適応される、請求項６に記載のシステム。
【請求項９】
基板の表面に形成された層の一部分を除去するように適応される第２スクライブ装置と、
上記第２スクライブ装置、上記１つ以上の堆積チャンバー、及び第３バッファチャンバーと移送可能に連通する第３の基板搬送装置であって、上記第３バッファチャンバーは、複数の基板支持位置を有し、上記第２スクライブ装置と上記１つ以上の堆積チャンバーとの間に配置される上記第３の基板搬送装置と、
を更に備えた請求項６に記載のシステム。
【請求項１０】
ソーラーセルを形成するシステムにおいて、
シリコン含有層を堆積するように適応される少なくとも１つの処理チャンバーを有する１つ以上のクラスターツールと、
上記シリコン含有層上に導電層を堆積するように適応される１つ以上の堆積チャンバーと、
エッジシーマーモジュールと、
を備え、上記エッジシーマーモジュールは、
基板を第１位置から第２位置へ移送するように適応される基板移送装置、
アクチュエータ及びそのアクチュエータに結合された磨き部材を各々有する少なくとも２つのエッジ削除装置、
を含み、上記少なくとも２つのエッジ削除装置は、上記基板移送装置が基板を第１位置から第２位置へ移送するときに基板の表面から上記シリコン含有層及び上記堆積された導電層の一部分を実質的に同時に除去するように構成された、システム。
【請求項１１】
上記１つ以上のクラスターツールの１つと、上記１つ以上の堆積チャンバーと、上記エッジシーマーモジュールとの間で基板を移送するように位置付けられた自動装置を更に備えた、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
ソーラーセルを形成するシステムにおいて、
第１基板の表面にシリコン含有層を堆積するように適応される少なくとも１つの処理チャンバーを有する１つ以上のクラスターツールと、
第１基板の表面に導電層を堆積するように適応される１つ以上の堆積チャンバーと、
シリコン含有層を有する第１及び第２の基板、並びにそれらの間に配置されたボンディング層に熱及び圧力を付与することにより第１基板に第２基板をボンディングするように適応されるラミネーション装置と、
オートクレーブと、
を備え、上記オートクレーブは、
容器、
上記容器の処理領域と流体連通する流体配送システム、及び
ボンディングされた複数の第１及び第２基板を支持するように適応される基板支持体であって、処理領域内に移動可能に配置できるような基板支持体、
を含む、システム。
【請求項１３】
上記１つ以上のクラスターツールの１つと、上記１つ以上の堆積チャンバーと、上記ラミネーション装置との間で基板を移送するように位置付けられた自動装置を更に備えた、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
上記基板の表面上にボンディング材料のシートを自動的に位置付けるように適応される第１ロボット装置と、
上記ボンディング材料及び上記基板の表面の上に背部ガラス基板を自動的に位置付けるように適応される第２ロボット装置と、
を含むガラス蓄積モジュールを更に備えた、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１５】
大面積基板上に複数のソーラーセルデバイスを形成する方法において、
上記基板の表面に光吸収層を堆積するステップと、
上記光吸収層の少なくとも一部分を上記基板の表面上の領域から除去するステップと、
上記基板の表面に金属層を堆積するステップと、
上記金属層の少なくとも一部分を上記基板の表面上の領域から除去するステップと、
上記基板に１つ以上のテスト構造体を形成するステップであって、該テスト構造体は、上記基板の他の部分に形成されたソーラーセルデバイスから電気的に分離され、且つ上記金属層の少なくとも一部分又は上記光吸収層の一部分を含む上記ステップと、
上記テスト構造体の一部分の電気的特性を測定するステップであって、この電気的特性の測定は、
上記基板の表面を２つ以上の接触ピンに接触させること、
上記２つ以上の接触ピンの２つに電流又は電圧を供給すること、及び
上記２つ以上の接触ピンの２つにおいて電流又は電圧を測定すること、
を含む上記ステップと、
を備えた方法。
【請求項１６】
一体型自動ソーラーセル製造ラインにおいて、
上記一体型製造ラインに基板をロードするための基板ロードステーションと、
上記基板ロードステーションから下流に配置されて、上記製造ラインに導入された後の基板をクリーニングするように適応される第１基板クリーナーと、
上記第１基板クリーナーから下流に配置され、そこに堆積された前部接触層をエッチングして、それらの間に分離を与えるように適応される前部接触部分離モジュールと、
上記前部接触部分離モジュールから下流に配置され、基板の表面上にシリコン含有層を堆積するように適応される少なくとも１つの処理チャンバーを有する複数のクラスターツールと、
上記複数のクラスターツールから下流に配置され、上記シリコン含有層をエッチングするように適応される相互接続部形成モジュールと、
上記背部接触部分離モジュールから下流に配置され、上記シリコン含有層の上に金属層を堆積するように適応される１つ以上の金属堆積チャンバーと、
上記１つ以上の金属堆積チャンバーの下流に配置された背部接触部分離モジュールと、
上記１つ以上の金属堆積チャンバーから下流に配置され、基板の周囲エリアから材料を除去するように適応される１つ以上の材料除去チャンバーと、
上記１つ以上の材料除去チャンバーから下流に配置された第２基板クリーナーと、
上記第２基板クリーナーから下流に配置されたボンディングワイヤ取り付けモジュールと、
上記ボンディングワイヤ取り付けモジュールから下流に配置され、シリコン含有層を有する第１及び第２の基板、並びにそれらの間に配置されたボンディング層に熱及び圧力を付与することにより第１基板に第２基板をボンディングするように適応されるラミネーション装置と、
を備えた製造ライン。
【請求項１７】
上記ラミネーション装置から下流に配置されたオートクレーブを更に備えた、請求項１６に記載の自動ソーラーセル製造ライン。
【請求項１８】
前記オートクレーブは、
容器と、
上記容器の処理領域と流体連通する流体配送システムと、
上記処理領域において一緒にボンディングされた複数の第１及び第２基板を支持するように適応される基板支持体と、
を含む、請求項１７に記載の自動ソーラーセル製造ライン。
【請求項１９】
上記ボンディングワイヤ取り付けモジュールは、
基板を第１位置から第２位置へ移送するように適応される基板ハンドリング装置と、
基板の表面を見るように位置付けられた視覚システムと、
基板が上記基板ハンドリング装置により第１位置から第２位置へ移動されるときに基板の表面に形成された導電層上に導電性要素を実質的に同時に位置付けるように各々適応される２つ以上の導電性要素堆積装置と、
上記導電層に配置された少なくとも１つの導電性要素の２つ以上の領域に熱を与えるように位置付けることのできる２つ以上の半田箇所と、
を含む、請求項１６に記載の自動ソーラーセル製造ライン。
【請求項２０】
上記製造ラインで遂行される１つ以上のプロセスの出力を特徴付けるように上記製造ラインに沿って配置される１つ以上のテストモジュールを更に備えた、請求項１６に記載の自動ソーラーセル製造ライン。
【請求項２１】
上記１つ以上のテストモジュールは、
複数の接触ピンと、
上記複数の接触ピンの少なくとも１つと電気的に連通する測定装置と、
基板の表面を見るように位置付けられ、且つカメラ、コントローラ及び１つ以上のロボット装置の使用により基板上に形成された特徴部を見るよう適応される視覚システムと、
上記接触ピンを基板の望ましい表面と電気的接触できるように基板に対して上記接触ピンを位置付けるように適応されるアクチュエータと、
を含む、請求項２０に記載の自動ソーラーセル製造ライン。
【請求項２２】
上記第１基板クリーナーから下流に配置され、基板上に前部接触層を形成するよう適応される１つ以上の前部接触部堆積モジュールを更に備えた、請求項１６に記載の自動ソーラーセル製造ライン。
【請求項２３】
上記ラミネーション装置から下流に配置されたオートクレーブと、
上記第１基板クリーナーから下流に配置され、基板上に前部接触層を形成するよう適応される１つ以上の前部接触部堆積モジュールと、
上記製造ラインで遂行される１つ以上のプロセスの出力を特徴付けるように上記製造ラインに沿って配置される１つ以上のテストモジュールと、
を更に備えた、請求項１６に記載の自動ソーラーセル製造ライン。
【請求項２４】
ソーラーセル支持構造体取り付けモジュールを更に備えた、請求項１６に記載の自動ソーラーセル製造ライン。
【請求項２５】
一体型自動ソーラーセル製造システム内でソーラーセル基板を処理する方法において、
一体型自動ソーラーセル製造システムへ基板をロードするステップと、
基板をクリーニングして基板の表面から１つ以上の汚染物を除去するステップと、
前部接触層が堆積されている基板の表面に複数の光吸収層を堆積するステップと、
基板の表面上の領域から上記光吸収層の少なくとも一部分を除去して、複数の貫通する相互接続部を形成するステップと、
上記光吸収層及び上記貫通して形成された相互接続部に背部接触層を堆積するステップと、
基板の表面上の領域から上記背部接触層の少なくとも一部分を除去して、上記背部接触層の分離された領域を形成するステップと、
基板の表面に背部ガラス基板をボンディングして、複合構造体を形成するステップと、
上記複合構造体をオートクレーブチャンバーの処理領域に位置させるステップと、
上記複合構造体を加熱すると共に、オートクレーブの処理領域にガスを配送して、上記背部ガラスと基板との間に改良された接合部を形成するステップと、
を備えた方法。
【請求項２６】
背部ガラス基板をボンディングする上記ステップの前にボンディングワイヤアセンブリを基板に取り付けるステップを更に備えた、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
基板をロードした後であって且つ複数の光吸収層を堆積する前に基板をクリーニングし、次いで、そのクリーニングされた基板表面に前部接触層を堆積するステップを更に備えた、請求項２５に記載の方法。
【請求項２８】
基板の少なくとも周囲で上記複数の光吸収層及び背部接触層の一部分を除去して、分離エリアを設けるステップを更に備えた、請求項２５に記載の方法。
【請求項２９】
背部ガラス基板をボンディングする前記ステップの前にボンディングワイヤアセンブリを基板に取り付けるステップを更に備えた、請求項２５に記載の方法。
【請求項３０】
基板に堆積された前部接触層の一部分を除去し、次いで、基板に光吸収層を堆積する前に基板をクリーニングするステップを更に備えた、請求項２５に記載の方法。
【請求項３１】
製造システムに基板をロードした後であって基板をクリーニングする前に基板を準備するステップを更に備えた、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
光吸収層を堆積する上記ステップは、クラスターツール内で基板に１つ以上のアモルファスシリコン層及び１つ以上の微結晶層を堆積して、基板上に１つ以上のｐ−ｉ−ｎ接合を形成することを含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項３３】
基板上に光吸収層を堆積するのに続いて基板を冷却するステップを更に備えた、請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
背部ガラス基板をボンディングする上記ステップの前にボンディングワイヤアセンブリを基板に取り付けるステップを更に備えた、請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
基板をロードした後であって複数の光吸収層を堆積する前に基板をクリーニングし、次いで、そのクリーニングされた基板表面に前部接触層を堆積するステップを更に備えた、請求項３３に記載の方法。
【請求項３６】
基板の少なくとも周囲で上記複数の光吸収層及び背部接触層の一部分を除去して、分離エリアを設けるステップを更に備えた、請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
背部ガラス基板をボンディングする上記ステップの前に２つ以上のバスワイヤを上記背部接触層にほぼ同時に配置するステップを更に備えた、請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
一体型自動ソーラーセル製造システム内でソーラーセル基板を処理する方法において、
前部接触層が堆積されている基板の表面に複数の光吸収層を堆積するステップと、
基板の表面上の領域から上記光吸収層の少なくとも一部分を除去して、複数の貫通する相互接続部を形成するステップと、
上記光吸収層及び上記貫通して形成された相互接続部に背部接触層を堆積するステップと、
２つ以上の材料除去装置を使用して基板の表面上の２つ以上の領域から上記背部接触層の少なくとも一部分及び上記光吸収層の少なくとも一部分をほぼ同時に除去するステップと、
基板の表面に背部ガラス基板をボンディングして、複合構造体を形成するステップと、
を備えた方法。
【請求項３９】
前部接触層が表面に配置された基板をロードするステップと、
基板をクリーニングして、基板の表面から１つ以上の汚染物を除去するステップと、
を更に備え、基板をロードするステップ及び基板をクリーニングするステップは、複数の光吸収層を堆積する前に行う、請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
基板に堆積された前部接触層の少なくとも一部分を除去して、その堆積された前部接触層の領域を分離するステップと、
前部接触層の一部分が除去された後に基板をクリーニングするステップと、
基板に堆積された背部接触層の少なくとも一部分を除去して、その堆積された背部接触層の領域を分離するステップと、
基板表面が準備された後に基板をクリーニングするステップと、
を更に備えた、請求項３９に記載の方法。
【請求項４１】
上記複合構造体をオートクレーブチャンバーの処理領域内に位置付けるステップと、
上記複合構造体を加熱し、上記オートクレーブの処理領域へガスを配送して、上記背部ガラスと基板との間に改善された接合部を形成するステップと、
を更に備えた、請求項３８に記載の方法。
【請求項４２】
上記背部接触層に２つ以上のサイドバスを配置するステップと、
上記背部接触層の上及び上記２つ以上のサイドバスの一部分の上に２つ以上のクロスバスを配置するステップと、
上記オートクレーブチャンバー内で基板が処理された後に上記複合構造体に接合ボックスをボンディングするステップであって、上記接合ボックス内に配置された少なくとも１つの導電性要素が、ボンディングの後に、２つ以上のクロスバスの１つと電気的に連通するようなステップと、
を更に備えた、請求項３８に記載の方法。
【請求項４３】
上記接合ボックスが取り付けられた後に上記複合構造体に支持構造体を取り付けるステップを更に備えた、請求項４２に記載の方法。
【請求項４４】
上記処理ステップの各々は、上記ソーラーセル製造システムから基板を取り外すことなく行われる、請求項４３に記載の方法。
【請求項４５】
背部ガラス基板をボンディングする上記ステップの前にボンディングワイヤアセンブリを基板に取り付けるステップを更に備えた、請求項３８に記載の方法。
【請求項４６】
複数の光吸収層を堆積する前に基板をクリーニングし、次いで、そのクリーニングされた基板表面に前部接触層を堆積するステップを更に備えた、請求項３８に記載の方法。
【請求項４７】
基板の少なくとも周囲で上記複数の光吸収層及び背部接触層の一部分を除去して、分離エリアを設けるステップを更に備えた、請求項３８に記載の方法。
【請求項４８】
背部ガラス基板をボンディングする前記ステップの前にボンディングワイヤアセンブリを基板に取り付けるステップを更に備えた、請求項４５に記載の方法。
【請求項４９】
基板に堆積された前部接触層の一部分を除去し、次いで、基板に光吸収層を堆積する前に基板をクリーニングするステップを更に備えた、請求項３８に記載の方法。
【請求項５０】
光吸収層を堆積する上記ステップは、クラスターツール内で基板に１つ以上のアモルファスシリコン層及び１つ以上の微結晶層を堆積して、基板上に１つ以上のｐｉｎ接合を形成することを含む、請求項３８に記載の方法。
【請求項５１】
基板上に光吸収層を堆積するのに続いて基板を冷却するステップを更に備えた、請求項５０に記載の方法。
【請求項５２】
背部ガラス基板をボンディングする上記ステップの前にボンディングワイヤアセンブリを基板に取り付けるステップを更に備えた、請求項５１に記載の方法。
【請求項５３】
基板をロードした後であって且つ複数の光吸収層を堆積する前に基板をクリーニングし、次いで、そのクリーニングされた基板表面に前部接触層を堆積するステップを更に備えた、請求項５１に記載の方法。
【請求項５４】
基板の少なくとも周囲で上記複数の光吸収層及び背部接触層の一部分を除去して、分離エリアを設けるステップを更に備えた、請求項５３に記載の方法。
【請求項５５】
背部ガラス基板をボンディングする上記ステップの前にボンディングワイヤアセンブリを基板に取り付けるステップを更に備えた、請求項５４に記載の方法。
【請求項５６】
ソーラーセルを形成するための一体型自動システムにおいて、
基板を受け入れるように適応される基板受け入れモジュールと、
基板シーミングモジュールと、
基板が上記基板シーミングモジュールで処理された後に基板をクリーニングするように位置付けられた第１のクリーニングモジュールと、
前部接触部分離モジュールと、
基板が前部接触部分離モジュールで処理された後に基板をクリーニングするように位置付けられた第２の基板クリーニングモジュールと、
基板の表面にシリコン含有層を堆積するように適応される少なくとも１つの処理チャンバーを有する１つ以上のクラスターツールと、
光吸収層分離モジュールと、
基板の表面に金属層を堆積するように適応される１つ以上の堆積チャンバーと、
１つ以上の背部接触部分離モジュールと、
エッジ削除モジュールと、
基板がエッジ削除モジュールで処理された後に基板をクリーニングするように位置付けられた第３の基板クリーニングモジュールと、
ボンディングワイヤ取り付けモジュールと、
ボンディングモジュールと、
を備えたシステム。
【請求項５７】
基板が上記ボンディングモジュールで処理された後に基板を加熱するように位置付けられたオートクレーブモジュールを更に備えた、請求項５６に記載のシステム。
【請求項５８】
ソーラーセルを形成するための一体型自動システムにおいて、
基板の表面から材料を除去するように適応される材料除去チャンバーと、
上記システム内で遂行される１つ以上のプロセスの出力を特徴付けるように適応されるテストモジュールと、
を備え、上記テストモジュールは、
複数の接触ピン、
上記複数の接触ピンの少なくとも１つと電気的に連通する測定装置、
基板の表面を見るように位置付けられ、且つカメラ、コントローラ及び１つ以上のロボット装置の使用により基板に形成された特徴部を見るように適応される視覚システム、及び
上記接触ピンを基板の望ましい表面と電気的接触できるように基板に対して上記接触ピンを位置付けるよう適応されるアクチュエータ、
を含む、システム。
【請求項５９】
ソーラーセル基板を処理する方法において、
基板の表面から１つ以上の汚染物を除去するよう基板をクリーニングするステップと、
基板の表面に光吸収層を堆積するステップと、
基板の表面の領域から上記光吸収層の少なくとも一部分を除去するステップと、
基板の表面に背部接触層を堆積するステップと、
基板の表面の領域から上記背部接触層の少なくとも一部分を除去するステップと、
基板の表面に背部ガラス基板をボンディングして、複合構造体を形成するステップと、
上記複合構造体をオートクレーブチャンバーの処理領域に位置させるステップと、
上記複合構造体を加熱すると共に、オートクレーブの処理領域にガスを配送して、上記背部ガラスと基板との間に改良された接合部を形成するステップと、
を備えた方法。
【請求項６０】
ソーラーセルを形成するための一体型自動システムにおいて、
第１基板の表面にシリコン含有層を堆積するように適応される少なくとも１つの処理チャンバーを有する１つ以上のクラスターツールと、
第１基板の表面に金属層を堆積するように適応される１つ以上の堆積チャンバーと、
２つ以上の材料除去装置を使用して第１基板の表面上の２つ以上の領域から上記金属層の少なくとも一部分及び上記シリコン含有層の少なくとも一部分をほぼ同時に除去するように適応されるエッジ削除モジュールと、
上記金属層に２つ以上のバスラインを実質的に同時に位置付けるように適応されるボンディングワイヤ取り付けモジュールと、
シリコン含有層を有する第１及び第２の基板、並びにそれらの間に配置されたボンディング層に熱及び圧力を付与することにより、第１基板に第２基板をボンディングするように適応されるボンディングモジュールと、
を備えたシステム。
【請求項６１】
上記ボンディングモジュールにおいて基板がボンディングされた後に、上記第１基板、第２基板及びボンディング層を加熱するように位置されたオートクレーブモジュールを更に備えた、請求項６０に記載のシステム。
【請求項６２】
上記システムで遂行される１つ以上のプロセスの出力を特徴付けるように適応されるテストモジュールを更に備え、このテストモジュールは、
複数の接触ピンと、
上記複数の接触ピンの少なくとも１つと電気的に連通する測定装置と、
基板の表面を見るように位置付けられ、且つカメラ、コントローラ及び１つ以上のロボット装置の使用により第１基板上に形成された特徴部を見るよう適応される視覚システムと、
上記接触ピンを第１基板の望ましい表面と電気的接触できるように第１基板に対して上記接触ピンを位置付けるように適応されるアクチュエータと、
を含む、請求項６０に記載のシステム。
【請求項６３】
上記オートクレーブは、
容器と、
上記容器の処理領域と流体連通する流体配送システムと、
上記処理領域において一緒にボンディングされた複数の第１及び第２基板を支持するように適応される基板支持体と、
を含む、請求項６０に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【発明の背景】
【０００１】
【発明の分野】
【０００２】
[0001]本発明の実施形態は、一般的に、ソーラーセルデバイスを形成するのに使用される製造ラインの設計及びレイアウトに関する。また、本発明の実施形態は、一般的に、ソーラーセルデバイスを形成するのに有用な種々の装置及びプロセスの設計及び選択にも関する。
【関連技術の説明】
【０００３】
[0002]光電池（ＰＶ）デバイス又はソーラーセルは、日光を直流（ＤＣ）電力へ変換する装置である。典型的に、薄膜型ＰＶデバイス又は薄膜ソーラーセルは、１つ以上のｐ−ｉ−ｎ接合を有している。各ｐ−ｉ−ｎ接合は、ｐ型層と、真性型層と、ｎ型層とで構成される。ソーラーセルのｐ−ｉ−ｎ接合が（光子からのエネルギーより成る）日光に露出されると、日光がＰＶ効果を通して電気に変換される。ソーラーセルは、大きなソーラーアレイへとタイル化することができる。ソーラーアレイは、多数のソーラーアレイを接続することにより形成され、次いで、特定のフレーム及びコネクタと共にパネルへと接合される。
【０００４】
[0003]典型的に、薄膜ソーラーセルは、活性領域と、前部電極及び／又は背部電極として配置された透明導電性酸化物（ＴＣＯ）膜とを備えている。光電変換ユニットは、ｐ型シリコン層、ｎ型シリコン層、及びそれらｐ型とｎ型のシリコン層間にサンドイッチされた真性型（ｉ型）シリコン層を備えている。微結晶シリコン膜（μｃ−Ｓｉ）、アモルファスシリコン膜（ａ−Ｓｉ）、多結晶シリコン膜（ｐｏｌｙ−Ｓｉ）、等を含む多数の形式のシリコン膜を使用して、光電変換ユニットのｐ型、ｎ型及び／又はｉ型層を形成することができる。裏側の接触部は、１つ以上の導電層を含んでもよい。界面接触が良好で、接触抵抗が低く、且つ高い全電気装置性能を発揮するソーラーセルを形成する改良されたプロセスが要望される。
【０００５】
[0004]慣習的なエネルギー源の価格上昇に伴い、低価格のソーラーセルデバイスを使用して電気を発生する低価格の方法が必要とされている。在来のソーラーセル製造プロセスは、高い労働力を要し、多数の中断があって、製造ラインのスループット、ソーラーセルコスト及びデバイス収率に影響を生じている。在来のソーラーセル製造プロセスは、形成されたソーラーセルデバイスの特性をデバイスごとに変化させてしまう手作業を多数含んでいる。これらの手動プロセスは、高い労働力を要し、時間がかかり且つ経費高になる。ソーラーセル製造ラインを通してソーラーセル基板を中断なく連続的に流して、コストを節減すると共に、デバイス収率を改善することが必要である。従って、ソーラーセル製造プロセスの全ての段階を遂行できる製造ライン又はシステムが要望される。
【０００６】
[0005]また、製造ラインで形成されるソーラーセルが反復可能に形成されるよう保証するために形成プロセスの異なる段階中にソーラーセルデバイスをテストする装置及び方法も要望される。また、性能が所望の性能範囲内にあり、且つソーラーセル形成ステップの組合せで、ソーラーセルデバイス製造者により要求される機能及び性能仕様を満足するソーラーセルデバイスを作り出すよう保証するために、部分的に形成されたソーラーセルデバイスの特性を特徴付けることのできるテストモジュールも要望される。
【発明の概要】
【０００７】
[0006]本発明の一実施形態は、ソーラーセルを形成するシステムにおいて、第１基板の表面にシリコン含有層を堆積するように適応される少なくとも１つの処理チャンバーを有する１つ以上のクラスターツールと、第１基板の表面からシリコン含有層の一部分を除去するように適応される第１スクライブ装置と、システムで遂行される１つ以上のプロセスの出力を特徴付けるように適応されるテストモジュールとを備え、このテストモジュールは、基板支持体、その基板支持体に配置された第１基板の表面上の少なくとも２つの箇所に接触するように向けられる２つ以上の接触ピンと電気的に連通する測定装置、第１基板の表面を見るように位置付けられた視覚システム、及び基板支持体に配置された第１基板を２つ以上の接触ピンに対して位置付けるように適応されるアクチュエータを含む上記システムについて述べる。
【０００８】
[0007]本発明の実施形態は、更に、ソーラーセルを形成するシステムにおいて、第１基板の表面にシリコン含有層を堆積するように適応される少なくとも１つの処理チャンバーを有する１つ以上のクラスターツールと、シリコン含有層上に導電層を堆積するように適応される１つ以上の堆積チャンバーと、ボンディングワイヤ取り付けモジュールとを備え、このボンディングワイヤ取り付けモジュールは、基板を第１位置から第２位置へ移送するように適応される基板ハンドリング装置、基板の表面を見るように位置付けられた視覚システム、基板が基板ハンドリング装置により第１位置から第２位置へ移動されるときに基板の表面に形成された導電層上に導電性要素を実質的に同時に位置付けるように各々適応される２つ以上の導電性要素堆積装置、及び導電層に配置された各導電性要素の２つ以上の領域に熱を与えるように位置付けることのできる２つ以上の半田箇所を含む上記システムを提供することができる。
【０００９】
[0008]本発明の実施形態は、更に、ソーラーセルを形成するシステムにおいて、基板の表面に形成された層の一部分を除去するように適応される第１スクライブ装置と、層の上にシリコン含有層を堆積するように適応される少なくとも１つの処理チャンバーを有する１つ以上のクラスターツールと、１つ以上のクラスターツール、第１スクライブ装置及び第１バッファチャンバーと移送可能に連通する第１の基板搬送装置であって、第１バッファチャンバーが、複数の基板支持位置を有し、且つ１つ以上のクラスターツールとスクライブ装置との間に配置される上記第１の基板搬送装置と、シリコン含有層の上に導電層を堆積するように適応される１つ以上の堆積チャンバーと、１つ以上のクラスターツール、１つ以上の堆積チャンバー及び第２バッファチャンバーと移送可能に連通する第２の基板搬送装置であって、第２バッファチャンバーが、複数の基板支持位置を有し、且つ１つ以上のクラスターツールと１つ以上の堆積チャンバーとの間に配置される上記第２の基板搬送装置と、を備えたシステムを提供することができる。
【００１０】
[0009]本発明の実施形態は、更に、ソーラーセルを形成するシステムにおいて、シリコン含有層を堆積するように適応される少なくとも１つの処理チャンバーを有する１つ以上のクラスターツールと、シリコン含有層上に導電層を堆積するように適応される１つ以上の堆積チャンバーと、エッジ削除モジュールとを備え、このエッジ削除モジュールは、基板を第１位置から第２位置へ移送するように適応される基板移送装置と、アクチュエータ及びそのアクチュエータに結合された磨き部材を各々有する少なくとも２つのエッジ削除装置とを含み、この少なくとも２つのエッジ削除装置は、基板移送装置が基板を第１位置から第２位置へ移送するときに基板の表面からシリコン含有層及び堆積導電層の一部分を実質的に同時に除去するように構成されたシステムを提供することができる。
【００１１】
[0010]本発明の実施形態は、更に、ソーラーセルを形成するシステムにおいて、第１基板の表面にシリコン含有層を堆積するように適応される少なくとも１つの処理チャンバーを有する１つ以上のクラスターツールと、第１基板の表面に導電層を堆積するように適応される１つ以上の堆積チャンバーと、シリコン含有層を有する第１及び第２の基板、並びにそれらの間に配置されたボンディング層に熱及び圧力を付与することにより第１基板に第２基板をボンディングするよう適応されるラミネーション装置と、オートクレーブとを備え、このオートクレーブは、容器、この容器の処理領域と流体連通する流体配送システム、及びボンディングされた複数の第１及び第２基板を支持するように適応される基板支持体であって、処理領域内に移動可能に配置できるような基板支持体を含む上記システムを提供することができる。
【００１２】
[0011]本発明の実施形態は、大面積の基板上に複数のソーラーセルデバイスを形成する方法において、基板の表面に光吸収層を堆積するステップと、光吸収層の少なくとも一部分を基板の表面上の領域から除去するステップと、基板の表面に金属層を堆積するステップと、金属層の少なくとも一部分を基板の表面上の領域から除去するステップと、基板に１つ以上のテスト構造体を形成するステップであって、そのテスト構造体は、基板の他の部分に形成されたソーラーセルデバイスから電気的に分離され、且つ金属層の少なくとも一部分又は光吸収層の一部分を含む上記ステップと、テスト構造体の一部分の電気的特性を測定するステップであって、この電気的特性の測定は、基板の表面を２つ以上の接触ピンに接触させること、２つ以上の接触ピンの２つに電流又は電圧を供給すること、及び２つ以上の接触ピンの２つにおいて電流又は電圧を測定することを含む上記ステップと、を備えた方法を提供することができる。
【００１３】
[0012]本発明の実施形態は、更に、一体型自動ソーラーセル製造システム内でソーラーセル基板を処理する方法において、一体型自動ソーラーセル製造システムへ基板をロードするステップと、基板をクリーニングして基板の表面から１つ以上の汚染物を除去するステップと、前部接触層が堆積されている基板の表面に複数の光吸収層を堆積するステップと、基板の表面上の領域から光吸収層の少なくとも一部分を除去して、複数の貫通する相互接続部を形成するステップと、光吸収層及び貫通して形成された相互接続部に背部接触層を堆積するステップと、基板の表面上の領域から背部接触層の少なくとも一部分を除去して、背部接触層の分離された領域を形成するステップと、基板の表面に背部ガラス基板をボンディングして、複合構造体を形成するステップと、その複合構造体をオートクレーブチャンバーの処理領域に位置させるステップと、その複合構造体を加熱すると共に、オートクレーブの処理領域にガスを配送して、背部ガラスと基板との間に改良された接合部を形成するステップと、を備えた方法を提供することができる。
【００１４】
[0013]本発明の実施形態は、更に、一体型自動ソーラーセル製造システム内でソーラーセル基板を処理する方法において、一体型自動ソーラーセル製造システムへ基板をロードするステップと、基板をクリーニングして基板の表面から１つ以上の汚染物を除去するステップと、前部接触層が堆積されている基板の表面に複数の光吸収層を堆積するステップと、基板の表面上の領域から光吸収層の少なくとも一部分を除去して、複数の貫通する相互接続部を形成するステップと、光吸収層及び貫通して形成された相互接続部に背部接触層を堆積するステップと、基板の表面上の領域から背部接触層の少なくとも一部分を除去して、背部接触層の分離された領域を形成するステップと、基板の表面に背部ガラス基板をボンディングして、複合構造体を形成するステップと、を備えた方法を提供することができる。
【００１５】
[0014]本発明の実施形態は、更に、ソーラーセルを形成するための一体型自動システムにおいて、基板を受け入れるように適応される基板受け入れモジュールと、基板シーミングモジュールと、基板が基板シーミングモジュールで処理された後に基板をクリーニングするように位置付けられた第１のクリーニングモジュールと、前部接触部分離モジュールと、基板が前部接触部分離モジュールで処理された後に基板をクリーニングするように位置付けられた第２の基板クリーニングモジュールと、基板の表面にシリコン含有層を堆積するように適応される少なくとも１つの処理チャンバーを有する１つ以上のクラスターツールと、光吸収層分離モジュールと、基板の表面に金属層を堆積するよう適応される１つ以上の堆積チャンバーと、１つ以上の背部接触部分離モジュールと、エッジ削除モジュールと、基板がエッジ削除モジュールで処理された後に基板をクリーニングするように位置付けられた第３の基板クリーニングモジュールと、ボンディングワイヤ取り付けモジュールと、ボンディングモジュールとを備えたシステムを提供することができる。
【００１６】
[0015]本発明の実施形態は、更に、ソーラーセルを形成するための一体型自動システムにおいて、基板の表面から材料を除去するように適応される材料除去チャンバーと、システム内で遂行される１つ以上のプロセスの出力を特徴付けるように適応されるテストモジュールとを備え、このテストモジュールは、複数の接触ピン、複数の接触ピンの少なくとも１つと電気的に連通している測定装置、基板の表面を見るように位置付けられ、且つカメラ、コントローラ及び１つ以上のロボット装置の使用により基板上に形成された特徴部を見るように適応される視覚システム、及び接触ピンを基板の望ましい表面と電気的接触できるように基板に対して接触ピンを位置付けるよう適応されるアクチュエータを含む上記システムを提供することができる。
【００１７】
[0016]本発明の実施形態は、更に、ソーラーセル基板を処理する方法において、基板の表面から１つ以上の汚染物を除去するように基板をクリーニングするステップと、基板の表面に光吸収層を堆積するステップと、基板の表面の領域から光吸収層の少なくとも一部分を除去するステップと、基板の表面に背部接触層を堆積するステップと、基板の表面の領域から背部接触層の少なくとも一部分を除去するステップと、基板の表面に背部ガラス基板をボンディングして、複合構造体を形成するステップと、その複合構造体をオートクレーブチャンバーの処理領域に位置させるステップと、その複合構造体を加熱すると共に、オートクレーブの処理領域にガスを配送して、背部ガラスと基板との間に改良された接合部を形成するステップと、を備えた方法を提供することができる。
【００１８】
[0017]本発明の実施形態は、更に、一体的な製造ラインに基板をロードするための基板ロードステーションと、この基板ロードステーションから下流に配置され、基板を、製造ラインへ導入された後にクリーニングするように適応される第１基板クリーナーと、この第１基板クリーナーから下流に配置され、堆積された前部接触層をエッチングしてそれらの間に分離を与えるように適応される前部接触部分離モジュールと、この前部接触部分離モジュールから下流に配置され、基板の表面にシリコン含有層を堆積するように適応される少なくとも１つの処理チャンバーを有する複数のクラスターツールと、この複数のクラスターツールから下流に配置され、シリコン含有層をエッチングして前部接触層への相互接続部を形成するように適応される相互接続部形成モジュールと、背部接触部分離モジュールから下流に配置され、シリコン含有層の上に金属層を堆積するように適応される１つ以上の金属堆積チャンバーと、この１つ以上の金属堆積チャンバーから下流に配置された背部接触部分離モジュールと、１つ以上の金属堆積チャンバーから下流に配置され、基板の周囲エリアから材料を除去するように適応される１つ以上の材料除去チャンバーと、この１つ以上の材料除去チャンバーから下流に配置された第２基板クリーナーと、この第２基板クリーナーから下流に配置されたボンディングワイヤ取り付けモジュールと、このボンディングワイヤ取り付けモジュールから下流に配置され、シリコン含有層を有する第１及び第２基板、並びにそれらの間に配置されたボンディング層に熱及び圧力を付与することによって第１基板に第２基板をボンディングするように適応されるラミネーション装置と、を備えた自動的一体的なソーラーセル製造ラインを提供することができる。
【００１９】
[0018]本発明の実施形態は、更に、一体型自動ソーラーセル製造システム内でソーラーセル基板を処理する方法において、一体型自動ソーラーセル製造システムへ基板をロードするステップと、基板の表面から１つ以上の汚染物を除去するように基板をクリーニングするステップと、前部接触層が堆積された基板の表面に複数の光吸収層を堆積するステップと、基板の表面の領域から光吸収層の少なくとも一部分を除去して、複数の貫通する相互接続部を形成するステップと、光吸収層及び貫通して形成された相互接続部に背部接触層を堆積するステップと、基板の表面上の領域から背部接触層の少なくとも一部分を除去して、背部接触層の分離された領域を形成するステップと、基板の表面に背部ガラス基板をボンディングして、複合構造体を形成するステップと、その複合構造体をオートクレーブチャンバーの処理領域に位置させるステップと、その複合構造体を加熱すると共に、オートクレーブの処理領域にガスを配送して、背部ガラスと基板との間に改良された接合部を形成するステップと、を備えた方法を提供することができる。
【００２０】
[0019]本発明の実施形態は、更に、一体型自動ソーラーセル製造システム内でソーラーセル基板を処理する方法において、一体型自動ソーラーセル製造システムへ基板をロードするステップと、基板の表面から１つ以上の汚染物を除去するように基板をクリーニングするステップと、前部接触層が堆積された基板の表面に複数の光吸収層を堆積するステップと、基板の表面の領域から光吸収層の少なくとも一部分を除去して、複数の貫通する相互接続部を形成するステップと、光吸収層及び貫通して形成された相互接続部に背部接触層を堆積するステップと、２つ以上の材料除去装置をほぼ同時に使用して基板の表面上の２つ以上の領域から背部接触層の少なくとも一部分及び光吸収層の少なくとも一部分を除去するステップと、基板の表面に背部ガラス基板をボンディングして、複合構造体を形成するステップと、を備えた方法を提供することができる。
【００２１】
[0020]本発明の実施形態は、更に、ソーラーセルを形成するための一体型自動システムにおいて、第１基板の表面にシリコン含有層を堆積するように適応される少なくとも１つの処理チャンバーを有する１つ以上のクラスターツールと、第１基板の表面に金属層を堆積するように適応される１つ以上の堆積チャンバーと、２つ以上の材料除去装置をほぼ同時に使用して第１基板の表面上の２つ以上の領域から金属層の少なくとも一部分及びシリコン含有層の少なくとも一部分を除去するように適応されるエッジ削除モジュールと、金属層上に２つ以上のバスラインを実質的に同時に位置付けるように適応されるボンディングワイヤ取り付けモジュールと、シリコン含有層を有する第１及び第２基板、並びにそれらの間に配置されたボンディング層に熱及び圧力を付与することにより第１基板に第２基板をボンディングするように適応されるボンディングモジュールと、を備えたシステムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
[0021]本発明の前述した特徴を詳細に理解できるように、概要について簡単に前述した本発明について、幾つかを添付図面に例示している実施形態に関して、以下により特定して説明する。しかしながら、添付図面は、本発明の典型的な実施形態のみを例示したもので、従って、本発明の範囲は、それに限定されるものではなく、本発明は、同等の効果を発揮できる他の実施形態も包含できることに注意されたい。
【図１】ここに説明される一実施形態によりソーラーセルデバイスを形成するためのプロセスシーケンスを示す。
【図２Ａ】ここに説明される一実施形態によるソーラーセル製造ラインの平面図である。
【図２Ｂ】ここに説明される一実施形態による別のソーラーセル製造ライン構成の平面図である。
【図２Ｃ】ここに説明される一実施形態による別のソーラーセル製造ライン構成の平面図である。
【図３Ａ】ここに説明される一実施形態による薄膜ソーラーセルデバイスの側部断面図である。
【図３Ｂ】ここに説明される一実施形態による薄膜ソーラーセルデバイスの側部断面図である。
【図３Ｃ】ここに説明される一実施形態による複合ソーラーセル構造の平面図である。
【図３Ｄ】図３ＣのＡ−Ａ断面に沿った側部断面図である。
【図３Ｅ】ここに説明される一実施形態による薄膜ソーラーセルデバイスの側部断面図である。
【図４Ａ】ここに説明される一実施形態により使用できるクラスターツールの平面図である。
【図４Ｂ】ここに説明される一実施形態による堆積チャンバーの側部断面図である。
【図５】ここに説明される一実施形態による前部基板端シーミングモジュールを示す。
【図６】ここに説明される一実施形態によるアキュムレータモジュールの斜視図である。
【図７】ここに説明される一実施形態によるシステムコントローラ２９０の制御要素の概略図である。
【図８Ａ】ここに説明される一実施形態によるエッジ削除モジュールの一実施形態を示す概略平面図である。
【図８Ｂ】ここに説明される一実施形態によるエッジ削除グラインディングホイール装置の部分概略斜視図である。
【図８Ｃ】ここに説明される一実施形態によるエッジ削除ステーションの部分概略斜視図である。
【図９Ａ】ここに説明される一実施形態によるボンディングワイヤ取り付けモジュールの概略平面図である。
【図９Ｂ】ここに説明される一実施形態によるボンディングワイヤ取り付けモジュールの概略断面図である。
【図９Ｃ】ここに説明される一実施形態による処理シーケンスを示す。
【図１０】ここに説明される一実施形態によるボンディングモジュールの概略断面図である。
【図１１】ここに説明される一実施形態によるオートクレーブアセンブリの概略側部断面図である。
【図１２Ａ】ここに説明される一実施形態による接合ボックス取り付けモジュールの斜視図である。
【図１２Ｂ】ここに説明される一実施形態による処理シーケンスを示す。
【図１３Ａ】ここに説明される一実施形態によるソーラーシミュレータ型デバイステストモジュールの概略側部断面図である。
【図１３Ｂ】ここに説明される一実施形態によるソーラーシミュレータ型デバイステストモジュールの概略側部断面図である。
【図１４Ａ】ここに説明される一実施形態による測定アセンブリ及び典型的なテスト構造体の概略断面図である。
【図１４Ｂ】ここに説明される一実施形態による図１４Ａに示す典型的なテスト構造体の平面図である。
【図１４Ｃ】ここに説明される一実施形態によるソーラーセルの各部分を分析するのに有用なソーラーパラメータテスターモジュールの概略斜視図である。
【図１４Ｄ】ここに説明される一実施形態による処理シーケンスを示す。
【図１５Ａ】ここに説明される一実施形態による細長い支持部材がボンディングされたソーラーセルデバイスの斜視図である。
【図１５Ｂ】ここに説明される一実施形態による支持構造体取り付けモジュールの平面図である。
【図１６】ここに説明される一実施形態による光学的検査装置の概略図である。
【図１７】ここに説明される一実施形態による品質保証装置の部分概略断面図である。
【００２３】
[0054]明瞭化のため、図面間で共通の同じ要素を呼称するのに、できる限り、同じ参照番号を使用する。１つの実施形態の特徴は、更に述べなくても、他の実施形態に合体できることが意図される。
【詳細な説明】
【００２４】
[0055]本発明は、一般的に、ソーラーセル形成プロセスの１つ以上のステップを遂行するように適応される処理モジュールを使用して光電池デバイス又はソーラーセルを形成するのに使用されるシステムに関する。一実施形態において、このシステムは、未処理の基板を受け入れ、複数の堆積、材料除去、クリーニング、ボンディング及びテストステップを遂行して、完全に機能テストされたソーラーセルデバイスを形成することにより、薄膜ソーラーセルデバイスを形成するように適応される。以下の説明は、主として、シリコン薄膜ソーラーセルデバイスの形成について述べるが、この構成は、本発明の範囲を限定することを意図していない。というのは、ここに開示する装置及び方法は、次の材料から作られる他の形式のソーラーセルデバイス、例えば、III−Ｖ型ソーラーセル、薄膜カルコゲナイドソーラーセル（例えば、ＣＩＧＳ、ＣｄＴｅセル）、アモルファス又はナノ結晶シリコンソーラーセル、光化学型ソーラーセル（例えば、染料感知）、結晶シリコンソーラーセル、有機型ソーラーセル、又は他の同様のソーラーセルデバイスを形成し、テストし、分析するのにも使用できるからである。
【００２５】
[0056]システムは、一般的に、自動材料ハンドリングシステムにより相互接続されて、ソーラーセルデバイスの形成に使用される処理モジュール及び自動装置を配列したものである。一実施形態において、システムは、人間の相互作用及び／又は高い労働力を要する処理ステップの必要性を低減し及び／又は排除して、装置の信頼性、プロセスの反復性、及びソーラーセル情報プロセスの所有コスト（ＣｏＯ）を改善するように設計された完全自動のソーラーセル製造ラインである。１つの構成において、このシステムは、シリコン薄膜ソーラーセルデバイスを形成するように適応されるもので、一般的に、基板受け入れモジュールと、基板の表面に吸収層を堆積するように適応された少なくとも１つの処理チャンバーを有する１つ以上のクラスターツールと、１つ以上の背部接触部堆積チャンバーと、１つ以上の材料除去チャンバーと、ソーラーセルカプセル化装置と、オートクレーブモジュールと、接合ボックス取り付けモジュールと、完全に形成されたソーラーセルデバイスをテストし資格付けするように適応される１つ以上の品質保証モジュールと、システム内に見られるコンポーネントを制御するように適応されるシステムコントローラとを備えている。１つ以上の品質保証モジュールは、ソーラーシミュレータと、パラメータテストモジュールと、シャントバスト及び資格付けモジュールとを含むことができる。
【００２６】
[0057]図１は、ここに述べる新規なソーラーセル製造ライン２００を使用してソーラーセルデバイスを形成するのに各々使用される複数のステップ（即ち、ステップ１０２−１４２）を含むプロセスシーケンス１００の一実施形態を示す。プロセスシーケンス１００における処理ステップの構成、数及び順序は、ここに述べる本発明の範囲を限定することを意図するものではない。図２Ａは、製造ライン２００の一実施形態の平面図で、典型的な処理モジュール、システムを通してのプロセスの流れ、及びシステム設計の他の関連する態様の幾つかを示すように意図され、従って、ここに述べる本発明の範囲を限定することを意図するものではない。図２Ｂ−図２Ｃは、異なる向きで構成された製造ライン２００の別の実施形態の平面図である。
【００２７】
[0058]一般的にシステムコントローラ２９０は、ソーラーセル製造ライン２００に見られる１つ以上のコンポーネントを制御するのに使用できる。システムコントローラ２９０は、一般的に、ソーラーセル製造ライン２００全体の制御及び自動化を容易にするように設計され、典型的に、中央処理ユニット（ＣＰＵ）（図示せず）、メモリ（図示せず）、及び支援回路（又はＩ／Ｏ）（図示せず）を備えている。ＣＰＵは、種々のシステムファンクション、基板移動、チャンバープロセス、及び支援ハードウェア（例えば、センサ、ロボット、モータ、ランプ、等）を制御すると共に、プロセス（例えば、基板支持体温度、電源変数、チャンバープロセス時間、Ｉ／Ｏ信号、等）をモニタするために工業設定に使用される任意の形式のコンピュータプロセッサの１つでよい。メモリは、ＣＰＵに接続され、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、フロッピーディスク、ハードディスクのような１つ以上の入手容易なメモリ、又は他の形式のローカル又はリモートのデジタル記憶装置でよい。ＣＰＵに命令するためのソフトウェアインストラクション及びデータは、コード化して、メモリ内に記憶することができる。また、在来の仕方でプロセッサを支援するために支援回路もＣＰＵに接続される。支援回路は、キャッシュ、電源、クロック回路、入力／出力回路、サブシステム、等を含むことができる。システムコントローラ２９０により読み取ることのできるプログラム（又はコンピュータインストラクション）は、基板に対してどのタスクを遂行できるか決定する。好ましくは、プログラムは、システムコントローラ２９０によって読み取りできるソフトウェアで、基板の移動、支持、及び／又は位置付けの監視、実行及び制御に関連したタスクを、ソーラーセル製造ライン２００で行われる種々のプロセスレシピタスク及び種々のチャンバープロセスレシピステップと一緒に遂行するためのコードを含む。一実施形態において、システムコントローラ２９０は、ソーラーセル製造ライン２００の１つ以上のモジュールをローカルに制御するのに使用される複数のプログラム可能なロジックコントローラ（ＰＬＣ）と、完全なソーラーセル製造ライン２００の高レベル戦略的移動、スケジューリング及び運転を取り扱う材料ハンドリングシステムコントローラ（例えば、ＰＬＣ又は標準コンピュータ）も収容している。ここに述べる実施形態の１つ以上に有用なシステムコントローラ、分散型制御アーキテクチャー、及び他のシステム制御構造の一例を、参考としてここに援用する米国プロビジョナル特許出願第６０／９６７，０７７号に見ることができる。
【００２８】
[0059]図１に示すプロセスシーケンス及びソーラーセル製造ライン２００に示すコンポーネントを使用して形成できるソーラーセルの実施例が図３Ａ−３Ｅに示されている。図３Ａは、以下に述べるシステムで形成及び分析できる単一接合アモルファス又は微結晶シリコンソーラーセル３００の簡単な概略図である。図３Ａに示すように、単一接合アモルファス又は微結晶シリコンソーラーセル３００は、光源又は太陽放射３０１に向けられる。ソーラーセル３００は、一般的に、基板３０２、例えば、ガラス基板、ポリマー基板、金属基板又は他の適当な基板を備え、その上に薄膜が形成される。一実施形態において、基板３０２は、サイズが約２２００ｍｍｘ２６００ｍｍｘ３ｍｍガラス基板である。ソーラーセル３００は、更に、基板３０２上に形成された第１の透明導電性酸化物（ＴＣＯ）層３１０（例えば、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ））と、この第１のＴＣＯ層３１０上に形成された第１のｐ−ｉ−ｎ接合部３２０と、この第１のｐ−ｉ−ｎ接合部３２０上に形成された第２のＴＣＯ層３４０と、この第２のＴＣＯ層３４０上に形成された背部接触層３５０とを備えている。光捕獲を向上させることにより光吸収を改善するために、基板及び／又はその上に形成される１つ以上の薄膜は、ウェット、プラズマ、イオン、及び／又は機械的プロセスにより任意にテクスチャ処理することができる。例えば、図３Ａに示す実施形態において、第１のＴＣＯ層３１０がテクスチャ処理され、その上にその後に堆積される薄膜は、一般的に、その下の表面のトポグラフィーをたどる。１つの構成において、第１のｐ−ｉ−ｎ接合部３２０は、ｐ型アモルファスシリコン層３２２と、このｐ型アモルファスシリコン層３２２の上に形成された真性型アモルファスシリコン層３２４と、この真性型アモルファスシリコン層３２４の上に形成されたｎ型微結晶シリコン層３２６とを含むことができる。一実施例において、ｐ型アモルファスシリコン層３２２は、約６０Åから約３００Åの厚みに形成することができ、真性型アモルファスシリコン層３２４は、約１５００Åから約３５００Åの厚みに形成することができ、ｎ型微結晶シリコン層３２６は、約１００Åから約４００Åの厚みに形成することができる。背部接触層３５０は、Ａｌ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｐｔ、その合金、及びその組合せより成るグループから選択された材料を含むことができるが、これに限定されない。
【００２９】
[0060]図３Ｂは、光又は太陽放射３０１に向けられた複数接合ソーラーセルであるソーラーセル３００の一実施形態の概略図である。ソーラーセル３００は、基板３０２、例えば、ガラス基板、ポリマー基板、金属基板又は他の適当な基板を備え、その上に薄膜が形成される。ソーラーセル３００は、更に、基板３０２上に形成された第１の透明導電性酸化物（ＴＣＯ）層３１０と、この第１のＴＣＯ層３１０上に形成された第１のｐ−ｉ−ｎ接合部３２０と、この第１のｐ−ｉ−ｎ接合部３２０上に形成された第２のｐ−ｉ−ｎ接合部３３０と、この第２のｐ−ｉ−ｎ接合部３３０上に形成された第２のＴＣＯ層３４０と、この第２のＴＣＯ層３４０上に形成された背部接触層３５０とを備えている。図３Ｂに示す実施形態において、第１のＴＣＯ層３１０がテクスチャ処理され、その上にその後に堆積される薄膜は、一般的に、その下の表面のトポグラフィーをたどる。第１のｐ−ｉ−ｎ接合部３２０は、ｐ型アモルファスシリコン層３２２と、このｐ型アモルファスシリコン層３２２の上に形成された真性型アモルファスシリコン層３２４と、この真性型アモルファスシリコン層３２４の上に形成されたｎ型微結晶シリコン層３２６とを含むことができる。一実施例において、ｐ型アモルファスシリコン層３２２は、約６０Åから約３００Åの厚みに形成することができ、真性型アモルファスシリコン層３２４は、約１５００Åから約３５００Åの厚みに形成することができ、ｎ型微結晶シリコン層３２６は、約１００Åから約４００Åの厚みに形成することができる。第２のｐ−ｉ−ｎ接合部３３０は、ｐ型微結晶シリコン層３３２と、このｐ型微結晶シリコン層３３２の上に形成された真性型微結晶シリコン層３３４と、この真性型微結晶シリコン層３３４の上に形成されたｎ型アモルファスシリコン層３３６とを含むことができる。一実施例において、ｐ型微結晶シリコン層３３２は、約１００Åから約４００Åの厚みに形成することができ、真性型微結晶シリコン層３３４は、約１０，０００Åから約３０，０００Åの厚みに形成することができ、ｎ型アモルファスシリコン層３３６は、約１００Åから約５００Åの厚みに形成することができる。背部接触層３５０は、Ａｌ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｐｔ、その合金、及びその組合せより成るグループから選択された材料を含むことができるが、これに限定されない。
【００３０】
[0061]図３Ｃは、製造ライン２００で製造された形成されたソーラーセル３００の後面の一実施例を概略的に示す平面図である。図３Ｄは、図３Ｃに示すソーラーセル３００の一部分の側部断面図である（断面Ａ−Ａを参照）。図３Ｄは、図３Ａに示す構成と同様の単一接合セルの断面を示すが、ここに述べる本発明の範囲を限定することを意図するものではない。
【００３１】
[0062]図３Ｃ及び図３Ｄに示すように、ソーラーセル３００は、基板３０２と、ソーラーセルデバイス要素（例えば、参照番号３１０−３５０）と、１つ以上の内部電気的接続部
（例えば、サイドバス３５５、クロスバス３５６）と、ボンディング材料の層３６０と、背部ガラス基板３６１と、接合ボックス３７０とを含むことができる。接合ボックス３７０は、一般に、２つの接合ボックス端子３７１及び３７２を含み、これら端子は、サイドバス３５５及びクロスバス３５６を通してソーラーセル３００の部分に電気的接続され、これらのバスは、ソーラーセルデバイスの背部接触層３５０及び活性領域と電気的に連通する。以下の説明において基板３０２上で特に遂行されるアクションに関して混乱を避けるために、１つ以上の堆積層（例えば、参照番号３１０−３５０）及び／又は１つ以上の内部電気的接続部（例えば、サイドバス３５５、クロスバス３５６）が配置された基板３０２を、一般的に、デバイス基板３０３と称する。同様に、適切と思われるところでは、ボンディング層３６０を使用して背部ガラス基板３６１にボンディングされたデバイス基板３０３を、明瞭化のために、複合ソーラーセル構造体３０４と称する。
【００３２】
[0063]図３Ｅは、ソーラーセル３００の概略断面図で、ソーラーセル３００内に個々のセル３８２Ａ−３８２Ｂを形成するのに使用される種々のスクライブ領域を例示する。図３Ｅに示されたように、ソーラーセル３００は、透明基板３０２と、第１のＴＣＯ層３１０と、第１のｐ−ｉ−ｎ接合部３２０と、背部接触層３５０とを含む。３つのレーザースクライブステップを行って、分離溝３８１Ａ、３８１Ｂ及び３８１Ｃを形成することができ、これらは、一般的に、効率の高いソーラーセルデバイスを形成するために要求される。基板３０２上に一緒に形成されるが、個々のセル３８２Ａ及び３８２Ｂは、背部接触層３５０及び第１のｐ−ｉ−ｎ接合部３２０に形成された分離溝３８１Ｃによって互いに分離される。更に、第１のｐ−ｉ−ｎ接合部３２０には分離溝３８１Ｂが形成され、背部接触層３５０が第１のＴＣＯ層３１０に電気的接触するようにする。一実施形態において、分離溝３８１Ａは、第１のｐ−ｉ−ｎ接合部３２０及び背部接触層３５０を堆積する前に第１のＴＣＯ層３１０の一部分をレーザースクライブ除去することによって形成される。同様に、一実施形態において、分離溝３８１Ｂは、背部接触層３５０を堆積する前に第１のｐ−ｉ−ｎ接合部３２０の一部分をレーザースクライブ除去することにより第１のｐ−ｉ−ｎ接合部３２０に形成される。図３Ｅには単一接合型のソーラーセルが例示されているが、この構成は、ここに述べる本発明の範囲を限定することを意図するものではない。
【００３３】
一般的なソーラーセル形成プロセスシーケンス
[0064]図１Ａ及び図２Ａに戻ると、プロセスシーケンス１００は、一般的に、ステップ１０２において開始され、ソーラーセル製造ライン２００に見られるロードモジュール２０２へ基板３０２がロードされる。一実施形態において、基板は、基板のエッジ、全サイズ及び／又は清潔さが良く制御されていない「生」の状態で受け取られる。「生」の基板を受け取ることは、ソーラーデバイスを形成する前に基板を準備し保管するコストを減少し、従って、形成されたソーラーセルデバイスの設備コスト及び製造コストを減少する。しかしながら、典型的には、ステップ１０２においてシステムに受け入れる前に、透明な導電性酸化物（ＴＣＯ）層（例えば、第１のＴＣＯ層３１０）が表面に予め堆積された「生」の基板を受け入れるのが好都合である。ＴＣＯ層のような導電層が「生」の基板の表面に堆積されていない場合には、以下に述べる前部接触部堆積ステップ（ステップ１０７）を、基板の表面において遂行することが一般的に必要となる。
【００３４】
[0065]一実施形態において、基板は、ソーラーセル製造ライン２００へ順次の形態でロードされ、従って、カセット又はバッチ型の基板ロード及び基板移動システムを使用することはない。カセット型及び／又はバッチロード型システムは、一般に、基板をカセットからアンロードし、処理し、次いで、カセットへ戻した後に、プロセスシーケンスの次のステップへ移動することを必要とする。基板をグループ編成するこの形式は、基板をカセットへ及びカセットから移動し、カセットを製造ライン内の複数の位置へ移送するのに要するオーバーヘッドが高いために、一般的に、効率が悪く、且つソーラーセル製造ラインのスループットを低下させる。また、バッチ型プロセスシーケンスの使用は、一般的に、定常の処理中及び１つ以上のモジュールが保守又は欠陥状態のために休止されたときに改善された基板スループットを与えると考えられる製造ラインを通る基板の非同期な流れを使用する上で妨げとなる。一般的に、バッチ又はカセットベースのスキームは、基板を待ち行列に入れ、基板をカセットにロードしたりカセットからアンロードしたりすることにより生じる非効率さのために、ここに述べる製造ラインのスループットを達成することはできない。
【００３５】
[0066]次のステップ、即ちステップ１０４では、プロセスにおいて後で生じる収率の問題を防止するように基板の表面が準備される。ステップ１０４の一実施形態において、基板が前端基板シーミングモジュール２０４へ挿入され、これは、その後のプロセス中に小片化又は粒子発生のようなダメージが生じるおそれを低くするために基板のエッジを準備するのに使用される。基板へのダメージは、使用可能なソーラーセルデバイスを製造するためのデバイス収率及びコストに影響を及ぼす。前端基板シーミングモジュール２０４、及び自動化モジュールを使用する方法の一実施形態を、図５を参照して以下に詳細に述べる。１つの態様において、前端基板シーミングモジュール２０４は、基板のエッジを丸くするか又は傾斜を付けるのに使用される。一実施形態において、ダイヤモンド含浸ベルト又は円板を使用して、基板のエッジから材料をグラインディングする。別の実施形態において、グラインディングホイール、グリットブラスト、又はレーザー切除技術を使用して、基板のエッジから材料を除去する。
【００３６】
[0067]次いで、基板がクリーニングモジュール２０６へ搬送され、基板に対してステップ１０６又は基板クリーニングステップを行って、基板の表面に見られる汚染物を除去する。普通の汚染物は、基板形成プロセス中及び／又は基板の出荷又は保管中に基板に堆積される材料を含む。典型的に、クリーニングモジュール２０６は、ウェットの化学的スクライブ及びすすぎステップを使用して、望ましくない汚染物を除去する。１つの実施例において、基板をクリーニングするプロセスは、次のように行うことができる。第１に、基板が移送テーブル又は（以下に述べる）自動装置２８１のいずれかから洗浄機の汚染物除去区分に入る。一般的に、システムコントローラ２９０は、クリーニングモジュール２０６に入る各基板に対してタイミングを確立する。汚染除去区分は、真空システムに関連したドライの円筒状ブラシを使用して、基板の表面から汚染物を追い払い及び抽出することができる。次いで、クリーニングモジュール２０６内のコンベアが基板を前すすぎ区分へ移行し、ここで、スプレー管が、例えば、５０℃の温度の高温ＤＩ水をＤＩ水ヒータから基板の表面へ投水する。通常、基板にはＴＣＯ層が配置され、且つＴＣＯ層は、一般に、電子吸収物質であるから、ＴＣＯ層の考えられる汚染及びイオン化の痕跡を回避するためにＤＩ水が使用される。次いで、すすぎをした基板が洗浄区分に入る。この洗浄区分では、基板がブラシ（例えば、ペルロン）及び高温水でウェットクリーニングされる。一定の場合には、洗剤（例えば、ＡｌｃｏｎｏｘＴＭ、ＣｉｔｒａｊｅｔＴＭ、ＤｅｔｏｊｅｔＴＭ、ＴｒａｎｓｅｎｅＴＭ、及びＢａｓｉｃ  ＨＴＭ）、表面活性剤、ｐＨ調整剤、及び他のクリーニング化学物質を使用して、望ましくない汚染物及び粒子を基板表面からクリーニングし除去する。水再循環システムが、高温水の流れを再利用させる。次いで、クリーニングモジュール２０６の最終的すすぎ区分において、基板を周囲温度の水ですすぎ、汚染物の痕跡を除去する。最終的に、ドライ区分において、送風機を使用して、基板を高温空気で乾燥させる。１つの構成では、乾燥プロセスの完了時に、脱イオンバーを使用して基板から電荷を除去する。ＴＣＯ表面及び／又は裸のガラス面にある汚染物、特に、粒子は、その後のレーザースクライブステップ（１つ又は複数）を妨げる。例えば、レーザービームが粒子を横切って走る場合には、連続線を罫書くことができず、セルとセルとの間に短絡が生じることがある。更に、レーザースクライブの後に罫書かれたパターン及び／又はセルのＴＣＯに存在する粒状の破片は、層と層との間にシャントや非均一性を引き起こす。それ故、汚染物が除去されるよう保証するためには、良好に定義され且つ良好に保守されるクリーニングプロセスが一般的に必要となる。一般的に、クリーニングモジュール２０６は、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズ社のエネルギー及び環境解明部門から入手することができる。
【００３７】
[0068]図１及び図２Ａを参照すれば、一実施形態において、ステップ１０８を遂行する前に、基板が前端処理モジュール（図２Ａには示さず）へ搬送され、ここで、基板に対して前部接触部形成プロセス即ちステップ１０７が行われる。一実施形態において、前端処理モジュールは、以下に述べる処理モジュール２１８と同様である。ステップ１０７では、１つ以上の基板前部接触部形成ステップは、裸のソーラーセル基板に前部接触領域を形成するのに使用される１つ以上の準備、エッチング及び／又は材料堆積ステップを含むことができる。一実施形態において、ステップ１０７は、一般的に、基板の表面に前部接触領域を形成するのに使用される１つ以上のＰＶＤ堆積ステップを含む。別の実施形態において、１つ以上のＣＶＤ堆積ステップを使用して、基板の表面に前部接触領域を形成する。一実施形態において、前部接触領域は、亜鉛（Ｚｎ）、アルミニウム（Ａｌ）、インジウム（Ｉｎ）、及びスズ（Ｓｎ）より成るグループから選択された金属元素を含んでもよい透明な導電性酸化物（ＴＣＯ）層を備えている。一実施例において、酸化亜鉛（ＺｎＯ）を使用して、前部接触層の少なくとも一部分を形成する。一般的に、前端処理モジュールは、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズ社から入手できるＡＴＯＮＴＭ  ＰＶＤ５．７ツールであり、ここでは、前部接触部形成ステップで堆積を行うように１つ以上の処理ステップが遂行される。
【００３８】
[0069]次いで、基板がスクライブモジュール２０８へ搬送され、ここで、基板に対してステップ１０８即ち前部接触部分離ステップを遂行して、基板表面の異なる領域を互いに電気的に分離する。ステップ１０８では、レーザー切除プロセス又はレーザースクライブプロセスのような材料除去ステップを使用することによって基板表面から材料が除去される。ステップ１０８の成功基準は、スクライブ面積を最小にしながら、良好なセル対セル及びセル対エッジ分離を達成することである。一実施形態において、Ｎｄ：バナデート（Ｎｄ：ＹＶＯ４）レーザーソースを使用して、基板表面から材料を切除し、基板のある領域を次の領域から電気的に分離する線を形成する。１つの構成では、ステップ１０８中に遂行されるレーザースクライブプロセスは、１０６４ｎｍ波長のパルスレーザーを使用して、基板３０２に配置された材料をパターン化し、ソーラーセル３００を作り上げる個々のセル（例えば、参照番号３８２Ａ及び３８２Ｂ）の各々を分離させる。図３Ｅに示すように、一実施例において、レーザースクライブプロセスの使用によって第１のＴＣＯ層３１０に分離溝３８１Ａが形成される。一実施形態において、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズ社から入手できる５．７ｍ２の基板レーザースクライブモジュールを使用して、基板表面の領域を正確に電気的に分離させるための簡単で信頼性のある光学系及び基板の動きが与えられる。別の実施形態において、水ジェットカッティングツール又はダイヤモンドスクライブを使用して、基板の表面上の種々の領域を分離する。１つの態様では、スクライブモジュール２０８に入る基板の温度が、抵抗ヒータ及び／又はチラーコンポーネント（例えば、熱交換器、熱電気装置）を含む能動的な温度制御ハードウェアアセンブリの使用により約２０℃から約２６℃の範囲の温度になるよう保証することが望ましい。一実施形態において、基板の温度を約２５±０．５℃に制御することが望ましい。
【００３９】
[0070]次いで、基板がクリーニングモジュール２１０へ搬送され、ここで、基板に対してステップ１１０即ち堆積前基板クリーニングステップが遂行されて、セル分離ステップ（ステップ１０８）の遂行後に基板の表面に見つかった汚染物が除去される。典型的に、クリーニングモジュール２１０は、ウェットの化学的スクライブ及びすすぎステップを使用して、セル分離ステップの遂行後に基板の表面に見つかった望ましくない汚染物を除去する。一実施形態において、ステップ１０６について上述されたプロセスと同様のクリーニングプロセスを基板に対して遂行して、基板の表面（１つ又は複数）上の汚染物を除去する。
【００４０】
[0071]次いで、基板は処理モジュール２１２へ搬送され、ここで、ステップ１１２即ち１つ以上の光吸収材堆積ステップが基板に対して遂行される。ステップ１１２では、１つ以上の光吸収材堆積ステップは、ソーラーセルデバイスの種々の領域を形成するのに使用される１つ以上の準備、エッチング及び／又は材料堆積ステップを含むことができる。ステップ１１２は、一般的に、１つ以上のｐ−ｉ−ｎ接合を形成するのに使用される一連のサブ処理ステップを備えている。サブ処理ステップの一例を、図４Ａ−図４Ｂを参照して以下に述べる。１つの実施形態において、１つ以上のｐ−ｉ−ｎ接合は、アモルファスシリコン及び／又は微結晶シリコン材料を含む。一般に、基板上に形成されるソーラーセルデバイスの１つ以上の層を形成するのに使用される処理モジュール２１２に含まれた１つ以上のクラスターツール（例えば、クラスターツール２１２Ａ−２１２Ｄ）に見られる１つ以上の処理チャンバーにおいて１つ以上の処理ステップが遂行される。一実施形態において、図３に示すソーラーセル３００のタンデム接合形式のような複数接合を含むようにソーラーセルデバイスが形成される場合に、処理モジュール２１２のクラスターツール２１２Ａは、第１のｐ−ｉ−ｎ接合部３２０を形成するように適応され、また、クラスターツール２１２Ｂ−２１２Ｄの少なくとも１つは、第２のｐ−ｉ−ｎ接合部３３０を形成するように構成される。クラスターツール及びクラスターツールに使用される処理シーケンスであって、処理モジュール２１２に使用できる一実施例を、図４Ａ−図４Ｂを参照して以下に詳細に説明する。ｐ−ｉ−ｎ接合の１つ以上の層を堆積するのに使用されるハードウェア及び処理方法に関する情報は、２００８年７月２３日に出願された米国特許出願第１２／１７８，２８９号［代理人管理番号＃ＡＰＰＭ１１７０９．Ｐ３］及び２００８年７月９日に出願された米国特許出願第１２／１７０，３８７号［代理人管理番号＃ＡＰＰＭ１１７１０］に詳細に説明されており、これらは、両方とも、参考としてここに援用される。
【００４１】
[0072]プロセスシーケンス１００の一実施形態において、ステップ１１２が遂行された後に、冷却ステップ即ちステップ１１３が遂行される。この冷却ステップは、一般的に、その後の処理ステップにおいて各基板から見た処理条件を反復できるよう保証するために、デバイス基板３０３の温度を安定化するのに使用される。一般的に、処理モジュール２１２を出るデバイス基板３０３の温度は、数℃変化し、約５０℃の温度を越えて、その後の処理ステップ及びソーラーセル性能に変動を生じさせることがある。一実施形態において、冷却ステップは、図６に例示する１つ以上のアキュムレータ２１１に見られる基板支持位置の１つ以上において遂行される。図２Ａに示す製造ラインの１つの構成では、処理された基板は、基板の温度を制御するために所望の期間中アキュムレータ２１１Ｂの１つに位置させることができる。一実施形態において、システムコントローラ２９０は、アキュムレータ２１１（１つ又は複数）を通る基板の位置、タイミング及び移動を制御して、製造ラインを下流へ進む前に基板の温度を制御するのに使用される。図６を参照すれば、一実施形態において、アキュムレータ２１１は、自動装置２８１から基板を受け入れるように位置された保持領域６０２内で垂直に位置付けられた複数の対向する棚６１０を有する本体６０１を含む。以下で詳細に述べる自動装置２８１は、保持領域６０２内の対向する棚６１０に基板を移動して位置付けるように適応されるコンベア又はロボットで構成することができる。一実施形態において、ロボット装置６５０を使用して、デバイス基板３０３を保持領域６０２及び自動装置２８１へロードし及びそこからアンロードする。一実施形態において、保持領域６０２に含まれた基板の温度を能動的に制御するために、アキュムレータ２１１内に温度制御装置６２０が位置付けられる。この温度制御装置６２０は、保持領域６０２内の基板の温度を制御するよう位置付けられた加熱要素及び／又は冷却要素、並びに空気移動装置及びフィルタを含むことができる。
【００４２】
[0073]次いで、基板は、スクライブモジュール２１４へ搬送され、ここで、ステップ１１４即ち相互接続部形成ステップが基板に対して遂行されて、基板表面の種々の領域を互いに電気的に分離させる。ステップ１１４では、レーザー切除プロセスのような材料除去ステップの使用により基板表面から材料が除去される。一実施形態において、Ｎｄ：バナデート（Ｎｄ：ＹＶＯ４）レーザーソースを使用して、基板表面から材料を切除し、あるソーラーセルを次のソーラーセルから電気的に分離する線を形成する。一実施形態において、アプライドマテリアルズ社から入手できる５．７ｍ２の基板レーザースクライブモジュールを使用して、正確なスクライブプロセスが遂行される。１つの構成では、ステップ１０８中に遂行されるレーザースクライブプロセスは、５３２ｎｍ波長のパルスレーザーを使用して、基板３０２に配置された材料をパターン化し、ソーラーセル３００を作り上げる個々のセルを分離させる。図３Ｅに示すように、一実施例において、レーザースクライブプロセスの使用によって第１のｐ−ｉ−ｎ接合部３２０層に分離溝３８１Ｂが形成される。別の実施形態において、水ジェットカッティングツール又はダイヤモンドスクライブを使用して、ソーラーセルの表面上の種々の領域を分離する。１つの態様では、スクライブモジュール２１４に入る基板の温度が、抵抗ヒータ及び／又はチラーコンポーネント（例えば、熱交換器、熱電気装置）を含む能動的な温度制御ハードウェアアセンブリの使用により約２０℃から約２６℃の範囲の温度になるよう保証することが望ましい。一実施形態において、基板の温度を約２５±０．５℃に制御することが望ましい。
【００４３】
[0074]次いで、基板は、処理モジュール２１８へ搬送され、ここで、１つ以上の基板背部接触部形成ステップ即ちステップ１１８がデバイス基板３０３に対して遂行される。ステップ１１８では、１つ以上の基板背部接触部形成ステップは、ソーラーセルデバイスの背部接触領域を形成するのに使用される１つ以上の準備、エッチング及び／又は材料堆積ステップを含むことができる。一実施形態において、ステップ１１８は、一般的に、基板の表面に背部接触層３５０を形成するのに使用される１つ以上のＰＶＤ堆積ステップを含む。一実施形態において、１つ以上のＰＶＤ堆積ステップは、亜鉛（Ｚｎ）、スズ（Ｓｎ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、ニッケル（Ｎｉ）、及びバナジウム（Ｖ）より成るグループから選択された金属層を含む背部接触層を形成するのに使用される。一実施例において、酸化亜鉛（ＺｎＯ）又はニッケル・バナジウム合金（ＮｉＶ）を使用して、背部接触層の少なくとも一部分が形成される。別の実施例において、アルミニウム（Ａｌ）及びニッケル・バナジウム合金（ＮｉＶ）を使用して、背部接触層の少なくとも一部分が形成される。一般的に、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズ社から入手できるＡＴＯＮＴＭ  ＰＶＤ５．７ツールを使用して１つ以上の処理ステップが遂行される。別の実施形態において、１つ以上のＣＶＤ堆積ステップを使用して、背部接触領域が基板の表面に形成される。
【００４４】
[0075]次いで、基板は、スクライブモジュール２２０へ搬送され、ここで、ステップ１２０即ち背部接触部分離ステップがデバイス基板３０３に対して遂行されて、基板表面に含まれた複数のソーラーセルを互いに電気的に分離する。ステップ１２０では、レーザー切除プロセスのような材料除去ステップの使用により基板表面から材料が除去される。一実施形態において、Ｎｄ：バナデート（Ｎｄ：ＹＶＯ４）レーザーソースを使用して、基板表面から材料を切除し、あるソーラーセルを次のソーラーセルから電気的に分離する線を形成する。一実施形態において、アプライドマテリアルズ社から入手できる５．７ｍ２の基板レーザースクライブモジュールを使用して、基板の望ましい領域が正確に罫書かれる。１つの構成では、ステップ１０８中に遂行されるレーザースクライブプロセスは、５３２ｎｍ波長のパルスレーザーを使用して、基板３０２に配置された材料をパターン化し、ソーラーセル３００を作り上げる個々のセルを分離させる。図３Ｅに示すように、一実施例において、レーザースクライブプロセスの使用によって第１のｐ−ｉ−ｎ接合部３２０及び背部接触層３５０に分離溝３８１Ｃが形成される。１つの態様では、スクライブモジュール２２０に入る基板の温度が、抵抗ヒータ及び／又はチラーコンポーネント（例えば、熱交換器、熱電気装置）を含む能動的な温度制御ハードウェアアセンブリの使用により約２０℃から約２６℃の範囲の温度になるよう保証することが望ましい。一実施形態において、基板の温度を約２５±０．５℃に制御することが望ましい。
【００４５】
[0076]次いで、基板は、品質保証モジュール２２２へ搬送され、ここで、ステップ１２２即ち品質保証及び／又はシャント除去ステップがデバイス基板３０３に対して遂行されて、基板表面に形成されたデバイスが所望の品質標準を満足することを保証し、ある場合には、形成されたデバイスにおける欠陥を修正する。ステップ１２２において、１つ以上の基板接触プローブを使用することによって、プローブ装置を使用して、形成されたソーラーセルデバイスの品質及び材料特性が測定される。一実施形態において、品質保証モジュール２２２は、ソーラーセルのｐ−ｉ−ｎ接合（１つ又は複数）に低レベルの光を投射し、１つ以上のプローブを使用して、セルの出力を測定し、形成されたソーラーセルデバイス（１つ又は複数）の電気的特性を決定する。モジュールが、形成された装置の欠陥を検出した場合には、基板上に形成されたソーラーセルの欠陥を改善するための修正アクションをとることができる。一実施形態において、短絡又は他の同様の欠陥が見つかった場合には、基板表面の領域間に逆バイアスを生成して、ソーラーセルデバイスの欠陥形成された領域の１つ以上を制御及び／又は修正することが望まれる。修正プロセス中に、逆バイアスは、一般に、ソーラーセルの欠陥を修正するに充分な高さの電圧を与える。一実施例において、基板の、分離されたと思われる領域間に短絡が見つかった場合には、その分離された領域間のエリアにある導電性要素が位相変化し、分解し、又は何らかの仕方で変更状態となって、電気的短絡の大きさを排除又は減少させるレベルまで逆バイアスの大きさを上昇させることができる。プロセスシーケンス１００の一実施形態において、品質保証モジュール２２２及びファクトリーオートメーションシステムを一緒に使用し、品質保証テスト中に形成される基板に見られる品質の問題を解決する。ある場合には、基板を処理シーケンスにおいて上流へ逆送して、１つ以上の製造ステップ（例えば、背部接触部分離ステップ（ステップ１２０））を基板に対して予め遂行し、その処理された基板で１つ以上の品質問題を修正することができる。
【００４６】
[0077]次いで、基板は、基板カッティングモジュール２２４へ搬送され、ここで、ステップ１２４即ち基板カッティングステップを使用して、基板を複数の小さな基板へカットし、複数の小さなソーラーセルデバイスを形成する。ステップ１２４の一実施形態において、基板がエッジ削除モジュール２２６へ挿入され、このモジュールは、ＣＮＣガラスカッティングツールを使用して、基板を正確にカットし及び分断し、望ましいサイズのソーラーセルデバイスを形成する。一実施形態において、ソーラーセル製造ライン２００は、サイズが５．７ｍ２の基板を受け容れて（ステップ１０２）処理するように適応され、この基板は、最終的に、ステップ１２４の間に少なくとも４個の１．４ｍ２基板へと分断される。一実施形態において、このシステムは、付加的な装置又は処理ステップを伴わずに、大きな基板（例えば、２２００ｍｍｘ２６００ｍｍｘ３ｍｍサイズの基板(Ｇｅｎ．８．５)）を処理して、種々のサイズの光電池セルを製造するように設計される。現在のアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）薄膜工場は、異なるサイズのモジュールごとに１つの製造ラインを有していなければならない。一実施例において、Ｇｅｎ．８．５サイズの基板３０２は、半分又は四半分サイズのソーラーセルへカットすることができる。一実施形態において、製造ライン２００は、システムコントローラ２９０から送られるコマンドを使用することにより異なるソーラーモジュールサイズを製造するように素早く切り換えることができる。
【００４７】
[0078]製造ライン２００の一実施形態において、ラインの前端（ＦＥＯＬ）（例えば、ステップ１０２−１２２）は、大きな基板（例えば、２２００ｍｍｘ２６００ｍｍ）を処理するように設計され、また、ラインの後端（ＢＥＯＬ）は、大きな基板、又は分断プロセスの使用により形成された複数の小さな基板を使用することができる。この構成では、製造ラインの残り部分は、種々のサイズを取り扱うことができる。単一入力での出力の融通性は、ソーラー薄膜産業において独特であり、資本支出において著しい節約をもたらす。更に、製造ライン２００は、一般的に、単一の大きな基板でソーラーセルデバイスを形成し、次いで、基板を分断して、より好ましいサイズのソーラーセルを形成することにより、低いコストで、メガワット／年で典型的に測定される高いソーラーセルデバイススループットを与えることができる。スループットが高くなるのは、複数の基板を処理するプロセスシーケンスが同様である一方、システムの複数の処理チャンバーを通る複数の基板の流れを別々に移送し、別々に監視し、別々に制御することに関連したオーバーヘッド時間の増加及びコストの増加が排除されるためである。顧客は、種々のサイズのモジュールを製造するのに１つのガラスサイズを大量に購入できるので、投入するガラスの材料コストが低くなる。一実施形態において、この目標を達成するために、ステップ１０２−１２２は、２２００ｍｍｘ２６００ｍｍｘ３ｍｍのガラス基板のような大きな基板においてプロセスステップを遂行するように適応される装置を使用するよう構成することができ、また、ステップ１２４以降は、付加的な装置を必要とせずに、種々のより小さなサイズのモジュールを製造するように適応させることができる。別の実施形態において、ステップ１２２の前に、ステップ１２４が処理シーケンス１００に位置され、最初に大きな基板を分断して複数の個々のソーラーセルを形成し、次いで、それらソーラーセルを一度に１つづつ又はグループとして（即ち、一度に２つ以上）テストし特徴付けることができる。この場合には、ステップ１０２−１２１は、２２００ｍｍｘ２６００ｍｍｘ３ｍｍのガラス基板のような大きな基板においてプロセスステップを遂行するように適応される装置を使用するよう構成することができ、また、ステップ１２２及び１２４以降は、付加的な装置を必要とせずに、種々のより小さなサイズのモジュールを製造するように適応させることができる。
【００４８】
[0079]図１Ａ及び図２Ａに戻ると、次いで、基板は、エッジ削除モジュール２２６へ搬送され、ここで、ステップ１２６即ち基板表面及びエッジ準備ステップを使用して、基板の種々の表面を準備し、プロセスにおいて後で生じる収率の問題を防止する。ステップ１２６の一実施形態において、基板がエッジ削除モジュール２２６へ挿入され、このモジュールは、その後のプロセス中に小片化又は粒子発生のようなダメージが生じるおそれを低くするために基板のエッジを準備するのに使用される。基板へのダメージは、使用可能なソーラーセルデバイスを製造するためのデバイス収率及びコストに影響を及ぼす。別の実施形態において、エッジ削除モジュール２２６を使用して、基板のエッジから堆積材料を除去し（例えば、１０ｍｍ）、裏面ガラスとのハーメチックシールを形成するのに使用できる領域を形成する（即ち、以下に述べるステップ１３４−１３６）。また、基板のエッジからの材料の除去は、最終的に形成されたソーラーセルにおける電気的短絡を防止するのにも有用である。一実施形態において、ダイヤモンド含浸ベルトを使用して、基板のエッジ領域から堆積材料をグラインディングする。別の実施形態において、グラインディングホイールを使用して、基板のエッジ領域から堆積材料をグラインディングする。更に別の実施形態において、グリットブラスト又はレーザー切除技術を使用して、基板のエッジから堆積材料を除去する。１つの態様において、エッジ削除モジュール２２６は、整形されたグラインディングホイール、角度付けされ且つ整列されたベルトサンダー、及び／又は磨きホイールを使用することにより、基板のエッジを丸くするか又は傾斜を付けるのに使用される。シーマー／エッジ削除モジュールの一実施形態、及びシーマー／エッジ削除モジュールを使用する方法は、図８Ａ−図８Ｃを参照して以下に詳細に述べる。
【００４９】
[0080]次いで、基板は、前選別モジュール２２８へ搬送され、ここで、ステップ１２８又は任意の前選別ステップが基板に対して遂行されて、基板表面に形成されたデバイスが所望の品質標準を満足するように保証する。ステップ１２８では、光放射源及びプローブ装置を使用し、１つ以上の基板接触プローブの使用により、形成されたソーラーセルデバイスの出力を測定する。形成されたデバイスの欠陥をモジュールが検出すると、修正アックションをとるか、又はソーラーセルを廃棄することができる。
【００５０】
[0081]次いで、基板は、クリーニングモジュール２３０へ搬送され、ここで、ステップ１３０即ちラミネーション前基板クリーニングステップが基板に対して遂行されて、ステップ１２２−１２８の遂行後に基板の表面に見つかった汚染物を除去する。典型的に、クリーニングモジュール２３０は、ウェット化学的スクライブ及びすすぎステップを使用して、セル分離ステップの遂行後に基板表面に見つかった望ましくない汚染物を除去する。一実施形態において、ステップ１０６で述べたプロセスと同様のクリーニングプロセスが基板に対して遂行されて、基板の表面（１つ又は複数）上の汚染物を除去する。
【００５１】
[0082]次いで、基板は、ボンディングワイヤ取り付けモジュール２３１へ搬送され、ここで、ステップ１３１即ちボンディングワイヤ取り付けステップがデバイス基板３０３に対して遂行される。ステップ１３１は、種々の外部電気的コンポーネントを、形成されたソーラーセルデバイスに接続するのに必要とされる種々のワイヤ／リードを取り付けるのに使用される。典型的に、ボンディングワイヤ取り付けモジュール２３１は、製造ライン２００で形成される大きなソーラーセルを形成するのにしばしば必要な多数の相互接続部を確実に且つ迅速に形成するのに好都合に使用される自動ボンディングワイヤツールであり、これについて以下に詳細に述べる。一実施形態において、ボンディングワイヤ取り付けモジュール２３１は、形成された背部接触領域にサイドバス３５５（図３Ｃ）及びクロスバス３５６を形成するのに使用される（ステップ１１８）。この構成では、サイドバス３５５は、背部接触領域に見られる背部接触層３５０へ付着、ボンディング及び／又は溶着して、良好な電気的接触部を形成することのできる導電性材料でよい。一実施形態において、サイドバス３５５及びクロスバス３５６は、各々、金属ストリップ、例えば、銅テープ、ニッケル被覆銀リボン、銀被覆ニッケルリボン、スズ被覆銅リボン、ニッケル被覆銅リボン、又はソーラーセルにより与えられる電流を搬送できると共に背部接触領域の金属層に確実にボンディングできる他の導電性材料で構成される。一実施形態において、金属ストリップは、幅が約２ｍｍから約１０ｍｍで、厚みが約１ｍｍから約３ｍｍである。サイドバス３５５に電気的に接続されるクロスバス３５６は、絶縁テープのような絶縁材料３５７の使用により、ソーラーセルの背部接触層（１つ又は複数）から電気的に分離することができる。各クロスバス３５６の端は、一般的に、接合ボックス３７０に見られる電気的接続部にサイドバス及びクロスバスを接続するのに使用される１つ以上のリードを有し、接合ボックスは、形成されたソーラーセルを他の外部電気的コンポーネントに接続するのに使用される。薄膜ソーラーモジュールへバスワイヤを半田付けすることの更なる情報については、参考としてここに援用する米国プロビジョナル特許出願第６０／９６７，０７７号、米国プロビジョナル特許出願第６１／０２３，８１０号、及び米国プロビジョナル特許出願第６１／０３２，００５号を参照されたい。ボンディングワイヤ取り付けモジュールの一実施形態及びボンディングワイヤ取り付けモジュールを使用する方法は、図９Ａ−９Ｃを参照して以下で詳細に説明する。
【００５２】
[0083]次のステップ即ちステップ１３２において、ボンディング材料３６０（図３Ｄ）及び「背部ガラス」基板３６１が、ソーラーセル形成プロセスへ供給するために準備される。この準備プロセスは、一般的に、ガラス蓄積モジュール２３２において遂行され、このモジュールは、一般的に、材料準備モジュール２３２Ａ、ガラスロードモジュール２３２Ｂ、及びガラスクリーニングモジュール２３２Ｃを備えている。背部ガラス基板３６１は、ラミネーションプロセス（以下の述べるステップ１３４）の使用により、前記ステップ１０２−１３０で形成されたソーラーセルデバイスにボンディングされる。一般的に、ステップ１３２は、ソーラーセルの寿命中に環境がソーラーセルを攻撃するのを防止するためのハーメチックシールを形成するように背部ガラス基板３６１とデバイス基板３０３の堆積層との間に入れられるポリマー系材料の準備を要求する。図２Ａを参照すれば、ステップ１３２は、一般的に、材料準備モジュール２３２Ａにボンディング材料を準備し、次いで、部分的に形成されたソーラーセルデバイスの上にロボット２３２Ｄによりボンディング材料３６０を載せ、背部ガラス基板３６１をガラスロードモジュール２３２Ｂへロードしてガラスクリーニングモジュール２３２Ｃの使用により洗浄し、次いで、ガラスロードロボット２３２Ｅの使用によりボンディング材料３６０及びデバイス基板３０３の上に背部ガラス基板３６１を載せるという一連のサブステップを含む。
【００５３】
[0084]一実施形態において、材料準備モジュール２３２Ａは、ボンディング材料３６０をシートの形態で受け取り、１つ以上のカッティング動作を遂行して、背部ガラス基板３６１と、デバイス基板３０３に形成されたソーラーセルとの間に信頼性あるシールを形成するサイズにされたポリビニルブチラール（ＰＶＢ）又はエチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）のようなボンディング材料を与えるように適応される。一般に、ポリマー系のボンディング材料３６０を使用するときには、（以下に述べる）ボンディングモジュール２３４で形成される接合部の属性が反復可能であると共にポリマー系材料の寸法が安定であるよう保証するために、ボンディング材料３６０が保管されてソーラーセルデバイスへ一体化されるところのソーラーセル製造ライン２００の温度（例えば、１６−１８℃）及び相対湿度（例えば、ＲＨ２０−２２％）を制御することが望まれる。一般に、使用前のボンディング材料は、温度及び湿度が制御されたエリア（例えば、Ｔ＝６−８℃；ＲＨ＝２０−２２％）に保管することが望まれる。ボンディングされたデバイスにおける種々のコンポーネントの許容積み上げ（ステップ１３４）は、大きなソーラーセルを形成するときには問題になり得る。それ故、信頼性あるハーメチックシールを形成するよう保証するには、ボンディング材料特性の正確な制御及びカッティングプロセスの許容度が要求される。一実施形態において、ＰＶＢは、そのＵＶ安定性、耐水分性、熱循環、良好なＵＳファイアレーティング、Ｉｎｔｌビルディングコード、低コスト、及び再生可能なサーモプラスチック特性から、効果的に使用できる。一実施例において、３０ゲージ又は４５ゲージのＰＶＢ材料シートを使用して、背部ガラス基板３６１をデバイス基板３０３にボンディングする。ステップ１３２の一部分において、自動ロボット装置を使用して、デバイス基板３０３の背部接触層３５０、サイドバス３５５（図３Ｃ）及びクロスバス３５６（図３Ｃ）の上にボンディング材料が搬送されて位置付けられる。一実施形態において、在来のロボット装置（例えば、６軸ロボット）であるロボット２３２Ｄを使用して、ボンディング材料３６０をピックアップし、デバイス基板３０３上に載せる。次いで、デバイス基板３０３及びボンディシング材料３６０は、背部ガラス基板３６１を受け入れるように位置され、この背部ガラス基板は、ボンディシング材料３６０を位置付けるのに使用される同じ自動ロボット装置又は第２の自動ロボット装置を使用することによりそこに載せられる。一実施形態において、在来のロボット装置（例えば、６軸ロボット）でよいガラスロードロボット２３２Ｅを使用して、背部ガラス基板３６１をデバイス基板３０３及びボンディシング材料３６０上に載せる。
【００５４】
[0085]一実施形態において、ボンディシング材料３６０の上に背部ガラス基板３６１を位置付ける前に、その後のシールプロセスを保証すると共に、最終的ソーラー製品が望ましく形成されることを保証するために、背部ガラス基板３６１に対して１つ以上の準備ステップを遂行する。ある場合には、背部ガラス基板３６１は、基板のエッジ、全サイズ及び／又は清潔さが充分に制御されていない「生」の状態で受け取られる。「生」の基板を受け取ることは、ソーラーデバイスを形成する前に基板を準備し保管するコストを減少し、従って、最終的に形成されたソーラーセルデバイスのソーラーセルデバイスコスト、設備コスト及び製造コストを減少する。ステップ１３２の一実施形態において、背部ガラス基板クリーニングステップを遂行する前に、シーミングモジュール（例えば、シーマー２０４）において背部ガラス基板３６１の表面及びエッジが準備される。ステップ１３２の次のサブステップでは、背部ガラス基板は、ガラスクリーニングモジュール２３２Ｃへ搬送され、ここで、基板クリーニングステップを基板に対して遂行して、基板の表面に見られる汚染物を除去する。普通の汚染物は、基板形成プロセス（例えば、ガラス製造プロセス）中、及び／又は基板の運搬中に基板に堆積される材料を含む場合がある。典型的に、クリーニングモジュール２３２Ｃは、上述したように、望ましくない汚染物を除去するためのウェットの化学的スクライブ及びすすぎステップを使用する。準備された背部ガラス基板は、次いで、自動ロボット装置を使用することにより、ボンディシング材料及びデバイス基板の上に位置付けられる。
【００５５】
[0086]次いで、デバイス基板３０３、背部ガラス基板３６１及びボンディシング材料３６０がボンディングモジュール２３４へ搬送され、ここで、ステップ１３４即ちラミネーションステップが遂行されて、前記ステップ１０２−１３０で形成されたソーラーセルデバイスに背面ガラス基板をボンディングする。ステップ１３４では、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）又はエチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）のようなボンディング材料３６０を背面ガラス基板３６１とソーラーセルとの間にサンドイッチし、以下に述べるボンディングモジュール２３４に見られる種々の加熱要素及び他の装置を使用して、その構造体に熱及び圧力を付与し、ボンディング及びシールされたデバイスを形成する。従って、デバイス基板３０３、背部ガラス基板３６１及びボンディシング材料３６０は、ソーラーセル３００の活性領域を少なくとも部分的にカプセル化する複合ソーラーセル構造体３０４（図３Ｄ）を形成する。一実施形態において、背部ガラス基板３６１に形成された少なくとも１つの穴は、ボンディシング材料３６０によって少なくとも一部分カバーされないままとされて、クロスバス３５６又はサイドバス３５５の一部分を露出したままにし、将来のステップ（即ち、ステップ１３８）でソーラーセルデバイスのこれら領域へ電気的接続を形成できるようにする。ボンディングモジュール２３４の一実施形態及びボンディングモジュール２３４を使用する方法は、図１０Ａを参照して以下に詳細に述べる。
【００５６】
[0087]次いで、複合ソーラーセル構造体３０４は、オートクレーブモジュール２３６へ搬送され、ここで、ステップ１３６即ちオートクレーブステップが複合構造体に対して遂行されて、ボンディングされた構造体に捕獲されたガスを除去すると共に、ステップ１３４の間に良好な接合部が形成されるように保証する。ステップ１３４では、ボンディングされた構造体がオートクレーブモジュールの処理領域に挿入され、ここで、熱及び高圧ガスが付与されて、捕獲されるガスの量を減少すると共に、基板３０２と背部ガラス基板とボンディシング材料３６０との間の接合特性を改善する。また、オートクレーブで遂行されるプロセスは、ボンディング／ラミネーションプロセス中に誘起されるストレスによるハーメチックシールの将来の破損又はガラスの破損を防止するために、ガラス及びボンディング層（例えば、ＰＶＢ層）のストレスが良く制御されるように保証する上でも有用である。一実施形態において、基板、背部ガラス基板３６１、及びボンディシング材料３６０を、形成された構造体における１つ以上のコンポーネントにストレス弛緩を引き起こす温度まで加熱することが望まれる。オートクレーブモジュール２３６の一実施形態及びオートクレーブモジュール２３６を使用する方法は、図１１を参照して以下に詳細に述べる。
【００５７】
[0088]次いで、基板は、接合ボックス取り付けモジュール２３８へ搬送され、ここで、ステップ１３８即ち接合ボックス取り付けステップが、形成されたソーラーセルデバイスに対して遂行される。接合ボックス取り付けモジュール２３８は、部分的に形成されたソーラーセルに接合ボックス３７０（図３Ｃ）を設置するのに使用される。設置された接合ボックス３７０は、形成されたソーラーセルへ接続される外部の電気的コンポーネント、例えば、他のソーラーセル又は電源グリッドと、ステップ１３１の間に形成される内部の電気的接続箇所、例えば、リードとの間のインターフェイスとして働く。一実施形態において、接合ボックス３７０は、形成されたソーラーセルを他の外部装置に容易に且つ系統的に接続して、発生した電力を配電するように、１つ以上の接合ボックス端子３７１、３７２を含む。接合ボックス取り付けモジュール２３８の一実施形態、及び接合ボックス取り付けモジュール２３８を使用する方法は、図１２Ａ−図１２Ｂを参照して以下に詳細に説明する。
【００５８】
[0089]次いで、基板は、デバイステストモジュール２４０へ搬送され、ここで、ステップ１４０即ちデバイス選別及び分析ステップが基板に対して遂行されて、基板表面に形成されたデバイスが所望の品質標準を満足するよう保証する。一実施形態において、デバイステストモジュール２４０は、１つ以上の形成されたソーラーセルの出力を資格付け及びテストするのに使用されるソーラーシミュレータモジュール（以下に述べる）である。ステップ１４０では、光放射源及びプローブ装置を使用し、接合ボックスの端子に電気的接触するよう適応される１つ以上の自動コンポーネントの使用により、形成されたソーラーセルデバイスの出力を測定する。形成されたデバイスの欠陥をモジュールが検出すると、修正アックションをとるか、又はソーラーセルを廃棄することができる。デバイステストモジュール２４０の一実施形態、及びデバイステストモジュール２４０を使用する方法は、図１３Ａ−図１３Ｂ及び図１４Ａ−図１４Ｄを参照して以下に詳細に説明する。
【００５９】
[0090]次いで、基板は、支持構造体取り付けモジュール２４１へ搬送され、ここで、ステップ１４１即ち支持構造体取り付けステップが複合ソーラーセル構造体３０４に対して遂行されて、１つ以上の装着要素が非受光面にしっかり取り付けられたソーラーセルデバイスを形成する。従って、支持構造体取り付けモジュール２４１を使用して、顧客の場所に容易に装着し且つ素早く設置できる完全なソーラーセルデバイスを形成する。在来のソーラーセル製造ラインは、顧客の場所に容易に設置できるようにソーラーセルデバイス３００に種々の支持要素を位置付け、装着し、接続するために著しい量の人的相互作用及び組立てを必要とする。支持構造体取り付けモジュール２４１の一実施形態、及び支持構造体取り付けモジュール２４１を使用する方法は、図１５Ａ−図１５Ｂを参照して以下に詳細に述べる。
【００６０】
[0091]次いで、基板は、アンロードモジュール２４２へ搬送され、ここで、ステップ１４２即ちデバイスアンロードステップが基板に対して遂行されて、形成されたソーラーセルをソーラーセル製造ライン２００から取り出す。このステップでは、基板を、出荷のために自動又は半自動形態で受け取ってパッケージすることができる。
【００６１】
[0092]ソーラーセル製造ライン２００の一実施形態において、汚染がソーラーセルデバイスの収率及び使用寿命に影響するのを減少又は防止するために製造ラインの１つ以上の領域がクリーンルーム環境の中に位置される。一実施形態において、図２Ａに示すように、ステップ１０８−１１８及びステップ１３０−１３４を遂行するのに使用されるモジュールの周りにクラス１０，０００クリーンルームスペース２５０が配置される。
【００６２】
別の製造ライン構成
[0093]製造ライン２００の製造能力を高める努力において、図２Ｂ−図２Ｃに示すものと同様の構成を使用して、各々の相互接続された処理モジュールへの複数の自動並列流路を設けることができる。図２Ｂ及び図２Ｃは、通常の処理中及び欠陥状態中のソーラーセル３００の改善されたスループット、改善されたデバイス収率、改善された製造ラインアップタイム、及び製造ライン２００のコンポーネントを収容するのに使用される土地の改善された利用率を与えることのできる製造ライン２００の一実施形態の平面図である。一般的に、図２Ｂ−図２Ｃに示す製造ライン２００を通る基板の移動は、システムコントローラ２９０により送信されるコマンドの使用により基板を移送し位置付けるように適応される複数の自動装置２８１の使用により遂行される。従って、システムコントローラ２９０は、製造ライン２００を通る複数の基板の同時移動を制御して、最適な基板スループットを与えるように使用することができる。図２Ｂ及び図２Ｃに示した製造ライン２００の構成を使用してソーラーセルを形成するのに使用される処理モジュール及び処理ステップは、図１及び図２Ａに関して上述した処理モジュール及び処理ステップと同様であるから、処理モジュール及び処理ステップの各々をここに再び説明することはしない。
【００６３】
[0094]図２Ｂは、処理モジュール（例えば、参照番号２０２、２０４、２０６、２１０、２１２、２１４、２１８、等）と、図１を参照して上述したステップ１０２−１２２を遂行するのに使用される自動装置２８１とを含む処理エリア２５１の平面図である。一実施形態において、図２Ｂに示す処理エリア２５１は、３つのサブ処理エリア２５３−２５５へとセグメント化され、これらは、壁２６０−２６２によって互いに分離される。サブ処理エリア２５３−２５５は、製造ライン内に含まれるコンポーネント間の交配汚染を減少し、製造ラインの異なるエリアに所望の粒子汚染レベルを維持し、且つ全ての製造要員がソーラーセル３００の形成に使用される幾つかの危険な化学物質及びガスに露出される機会を減少するために、製造ライン２００の種々のライン領域を分離するように構成される。図２Ｃは、壁２６３により包囲され且つ処理エリア２５１に一般的に隣接して位置された処理エリア２５２の平面図である。処理エリア２５２は、一般的に、処理モジュール（例えば、参照番号２２４−２４２）と、上述したステップ１２４−１４２を遂行するように適応される自動装置２８１とを含む。
【００６４】
[0095]図１及び図２Ｂを参照すれば、処理シーケンス１００は、一般的に、ステップ１０２で開始され、ここで、ソーラーセル製造ライン２００の第１のサブ処理エリア２５３に見られるロードモジュール２０２へ「生」の基板３０２がロードされる。ロードされると、基板３０２は、次いで、１つ以上の自動装置２８１により受け取られ、これら自動装置は、第１のサブ処理エリア２５３の領域２５３Ａに見られる処理モジュールへ基板３０２を移送するように適応される。一実施形態において、基板３０２は、経路Ｐ１又はＰ２に沿って位置された処理モジュールのいずれかのグループへ移送して処理することができる。図２Ｂに示すように、処理モジュールのグループは、ドライクリーニングモジュール２０３、シーミングモジュール２０４、及びクリーニングモジュール２０６を含むことができ、これらは、自動装置２８１により相互接続される。一実施形態において、任意の前部接触部堆積モジュール２０７が領域２５３Ａ内に含まれ、基板３０２の表面にＴＣＯ層３１０（図３Ａ−図３Ｂ）を堆積する。或いは又、上述したように、一実施形態において、基板３０２は、この基板３０２の表面にＴＣＯ層３１０が既に形成された状態でロードモジュール２０２へ配送される。
【００６５】
[0096]図２Ｂに示すように、基板３０２の表面から粒子及び他の汚染物を除去するために、任意のドライクリーニングモジュール２０３が処理シーケンス１００に追加される。このドライクリーニングモジュール２０３は、基板３０２の１つ以上の表面から汚染物を追い払い且つ除去するのに使用される１つ以上のブラシ及び／又はガス配送ノズルを含むことができる。
【００６６】
[0097]次いで、デバイス基板３０３が、領域２５３Ａから自動装置２８１を使用して経路Ｐ３をたどり領域２５３Ｂに見られる処理モジュールへ移送される。一実施形態において、デバイス基板３０３を、経路Ｐ４をたどりスクライブモジュール２０８のいずれか１つへ移送して処理することができる。この構成では、前部接触部分離ステップ１０８を複数の基板において並列に遂行して、スクライブモジュール２０８の１つにおいて基板が処理を待機することのある時間を最小にすることができる。一実施形態において、１つ以上の自動装置２８１が、１つ以上のリフトコンベア２８３も含み、これらコンベアは、所望の処理チャンバーの上流にある基板を、所望の処理チャンバーへの移動を阻止している基板を越えて配送できるようにするために使用される。このように、種々の処理チャンバーへの基板の移動が、別の処理チャンバー位置への配送を待機している他の基板によって妨げられることはない。
【００６７】
[0098]次いで、デバイス基板３０３は、第１のサブ処理エリア２５３から、自動装置２８１の使用により経路Ｐ５又はＰ６をたどり第２のサブ処理エリア２５４に見られる処理モジュールへ移送される。経路Ｐ５又はＰ６に沿って基板を移送する間に、デバイス基板３０３は、第２のサブ処理エリア２５４に入る前に、クリーニングモジュール２１０を使用してクリーニングすることができる。一実施形態において、第２のサブ処理エリア２５４は、壁２６１により第１のサブ処理エリア２５３から分離され、壁２６１には開口２６５が形成され、自動装置２８１が基板をサブ処理エリア２５３及び２５４とサブ処理エリア２５４及び２５５との間で移送できるようにする。一実施形態において、デバイス基板３０３が、次いで、１つ以上の光吸収層を受け取るために、１つ以上のクラスターツール２１２Ａ−２１２Ｄへ移送される。一実施形態において、デバイス基板３０３は、１つ以上のクラスターツール２１２Ａ−２１２Ｄへ移送される前に、アキュムレータ２１１Ａへ移送される。デバイス基板３０３をクラスターツールへ及び／又はクラスターツール間で移動するのに使用される経路は、並列移送経路Ｐ７又はＰ８のいずれかに沿って基板を所望の行先へ移動できるように自動装置２８１を構成することによって著しく改善できる。移送される基板が、自動装置に位置された別の固定基板により阻止されるのを回避できるようにするために、経路Ｐ７又はＰ８に沿って整列される自動装置２８１Ａは、基板を必要に応じて自動装置２８１Ａ間で移動できるようにするクロス移送自動装置２８１Ｂへも接続される。１つ以上のクラスターツール２１２Ａ−２１２Ｄにおいて処理された後、デバイス基板３０３は、処理エリア２５１の第３のサブ処理エリア２５５へ移送される前に、アキュムレータ２１１Ｂの１つへ移送することができる。
【００６８】
[0099]次いで、デバイス基板３０３は、自動装置２８１の使用により経路Ｐ９又はＰ１０をたどり、第２のサブ処理エリア２５４から、壁２６１の開口２６５を通して、第３のサブ処理エリア２５５に見られる処理モジュールへ移送される。デバイス基板３０３は、次いで、１つ以上の自動装置２８１を使用して、経路Ｐ１１又は経路Ｐ１２に沿って位置されたスクライブモジュール２１４、接触部堆積チャンバー２１８、スクライブモジュール２２０、及び品質保証モジュール２２２の１つへ移送される。所望の処理ステップを遂行した後に、デバイス基板は、処理エリア２５１における第３のサブ処理エリア２５５を処理エリア２５２とリンクする移送エレベータ２８５へ移送される。処理エリア２５２は、一般的に、処理シーケンス１００におけるステップ１２４−１４２を遂行するのに使用される処理モジュール（例えば、参照番号２２４−２４２）及び自動装置２８１を含む。一実施形態において、移送エレベータ２８５は、多層ビルの異なる階床のような異なる垂直レベルに位置された処理エリア２５１と処理エリア２５２との間に基板を移送するように適応される在来の基板移送装置である。処理エリア２５１を処理エリア２５２と垂直積層関係で構成することは、５．７ｍ２サイズのソーラーセルの形成に使用される大きなコンポーネントを収容するのに必要な土地の効率的な使用を含むと共に、エレベータ、コンベア、等のリンクする材料配送コンポーネントの使用により、処理エリア２５１及び２５２に含まれる製造ライン２００の種々の隣接位置領域へ消耗材料を効率的に配送できるという多数の効果を有する。
【００６９】
[0100]次いで、デバイス基板３０３は、移送エレベータ２８５から、自動装置２８１の使用により経路Ｐ１３又はＰ１４をたどって処理エリア２５２に見られる処理モジュールへ移送される。デバイス基板３０３は、次いで、１つ以上の自動装置２８１を使用して、経路Ｐ１３又はＰ１４に沿って位置された基板カッティングモジュール２２４、エッジ削除モジュール２２６、クリーニングモジュール２３０、ボンディングワイヤ取り付けモジュール２３１、ガラス蓄積モジュール２３２、及びボンディングモジュール２３４、の１つへ移送される。所望の処理ステップを遂行した後に、形成された複合ソーラーセル構造体３０４は、経路Ｐ１５又はＰ１６をたどってオートクレーブモジュール２３６の１つへ移送される。
【００７０】
[0101]オートクレーブプロセス１３６を遂行した後に、複合ソーラーセル構造体３０４は、経路Ｐ１７をたどって処理モジュールの次のグループへ移送される。次いで、複合ソーラーセル構造体３０４は、経路Ｐ１８に沿って位置された接合ボックス取り付けモジュール２３８、テストモジュール２４０、支持構造体取り付けモジュール２４１、及びアンロードモジュール２４２の１つへ移送される。アンロードモジュールの処理ステップ中には、この構造体を、出荷のために自動又は半自動形態で受け取ってパッケージすることができる。
【００７１】
前部シーマーモジュールの設計及び処理
[0102]前端基板シーミングのジュール２０４は、一般的に、その後のソーラーセル形成プロセス中に小片化又は粒子発生のようなダメージが生じるおそれを低くするために基板のエッジを準備するのに使用される。一実施形態において、１つ以上のグラインディングホイール又はダイヤモンド含浸ベルトを使用して、基板のエッジから材料をグラインディングする。更に別の実施形態において、グリットブラスト又はレーザー切除技術を使用して、基板のエッジから材料を除去する。
【００７２】
[0103]図５は、上述した基板のエッジを準備する（ステップ１０４）のに使用できる基板前端シーミングモジュール２０４の一実施形態を示す。この基板前端シーミングモジュール２０４は、一般に、複数のエッジシーミング要素５１０と、位置付けシステム５２０と、支持構造体５０５とを含み、これらは、基板３０２が位置付けシステム５２０により基板前端シーミングモジュール２０４を通して移動されるときに基板の１つ以上のエッジを整形又は変更するのに使用される。一実施形態において、エッジシーミング要素５１０に見られる磨き要素に対して基板３０２を移動することにより、基板３０２のエッジ及びコーナーを加工することができる。一実施形態において、磨き要素は、エッジシーミング要素５１０の各々に見られる操作コンポーネントの使用によって位置付けできるグラインディングホイール又はベルトである。１つの構成では、基板３０２は、位置付けシステム５２０に見られる１つ以上のロータリーアクチュエータ（図示せず）により移動される１つ以上のベルト５２１の使用によりエッジシーミング要素５１０に対して移動される。位置付けシステム５２０は、基板前端シーミングモジュール２０４の上流の自動コンポーネントから基板を受け取り、次いで、処理済み基板を、図５に示す経路“Ａ０”をたどって他の下流の処理モジュールに接続された自動コンポーネントへ移送する。
【００７３】
光吸収材堆積処理モジュール及び処理シーケンス
[0104]図４Ａ−図４Ｂは、上述したソーラーセル３００の一部分を形成するのに使用できる処理システム４００及び処理チャンバー４０１を示す。図４Ａは、図２Ａに示す処理モジュール２１２に示された１つ以上のクラスターツール２１２Ａ−２１２Ｄの１つでよい処理システム４００の一実施形態の概略上面図である。従って、処理システム４００は、ソーラーセルデバイスの種々の領域を形成するのに使用される１つ以上の処理ステップを遂行するのに使用できる。処理システム４００は、一般に、基板表面に１つ以上の所望の層を堆積することのできる複数のプロセスチャンバー４８１−４８７、例えば、プラズマ増強化学的気相堆積（ＰＥＣＶＤ）チャンバー４０１（図４Ｂ）を含む。また、処理システム４００は、ロードロックチャンバー４６０（例えば、図２Ａのクラスターツール２１２Ａ−２１２Ｄにおける参照番号“Ａ”）及びプロセスチャンバー４８１−４８７（例えば、図２Ａのクラスターツール２１２Ａ−２１２Ｄにおける参照番号“Ｂ”−“Ｈ”）に結合された移送チャンバー４７０を含む。ロードロックチャンバー４６０は、システムの外部の周囲環境と、移送チャンバー４７０及びプロセスチャンバー４８１−４８７内の真空環境との間で基板を移送できるようにする。ロードロックチャンバー４６０は、１つ以上の基板を保持する１つ以上の排気可能な領域を含む。この排気可能な領域は、基板をシステム４００へ入れる間にポンプダウンされ、基板をシステム４００から出す間に通気される。移送チャンバー４７０には、少なくとも１つの真空ロボット４７２が配置され、これは、ロードロックチャンバー４６０とプロセスチャンバー４８１−４８７との間で基板を移送するように適応される。図４Ａには７つのプロセスチャンバーが示されているが、システム４００は、いかなる適当な数のプロセスチャンバーを有してもよい。
【００７４】
[0105]図４Ｂは、ソーラーセル３００の１つ以上の膜を堆積することのできるＰＥＣＶＤチャンバー４０１のようなプロセスチャンバーの一実施形態の概略断面図である。１つの適当なプラズマ増強化学的気相堆積チャンバーが、カリフォルニア州サンタクララに所在のアプライドマテリアルズ社から入手できる。他の製造者からのものも含めて、他の堆積チャンバー、例えば、ホットワイヤ化学的気相堆積（ＨＷＣＶＤ）、低圧力化学的気相堆積（ＬＰＣＶＤ）、物理的気相堆積（ＰＶＤ）、蒸発又は他の同様の装置を使用して、本発明を実施することもできる。一実施形態において、チャンバー４０１は、一般に、壁４０２、底部４０４、シャワーヘッド４１０、及び基板支持体４３０を備え、これらは、プロセス容積部４０６を画成する。このプロセス容積部は、基板３０２のような基板をＰＥＣＶＤチャンバー４０１に入れたり出したりできるように、バルブ４０８を通してアクセスされる。基板支持体４３０は、基板を支持するための基板受け入れ面４３２と、基板支持体４３０を上げ下げするためにリフトシステム４３６に結合されたステム４３４とを備えている。デバイス基板３０３の周囲にシャドーフレーム４３３を任意に置くことができ、これには、例えば、ＴＣＯ層３１０のような１つ以上の層を予め形成することができる。基板を基板受け入れ面４３２へ及び基板受け入れ面４３２から移動させるために、リフトピン４３８が基板支持体４３０を通して移動可能に配置される。また、基板支持体４３０は、この基板支持体４３０を所望の温度に維持するために加熱及び／又は冷却要素４３９を含むこともできる。また、基板支持体４３０は、この基板支持体４３０の周囲にＲＦ接地を与えるために接地ストラップ４３１を含むこともできる。接地ストラップの例が、本発明の開示と矛盾しない程度に参考としてここにそのまま援用するロー氏等の２０００年２月１５日に発行された米国特許第６，０２４，０４４号及びパーク氏等の２００６年１２月２０日に出願された米国特許出願第１１／６１３，９３４号に開示されている。
【００７５】
[0106]シャワーヘッド４１０は、その周囲においてサスペンション４１４によりバッキングプレート４１２に結合される。また、シャワーヘッド４１０は、シャワーヘッド４１０のたるみを防止し、及び／又はその直線性／曲率を制御する上で助けとなるように、１つ以上の中央支持体４１６によってバッキングプレートに結合されてもよい。バッキングプレート４１２にはガス源４２０が結合され、バッキングプレート４１２及びシャワーヘッド４１０の複数の穴４１１を通して基板受け入れ面４３２へガスが供給される。プロセス容積部４０６を所望の圧力に制御するために、ＰＥＣＶＤチャンバー４０１に真空ポンプ４０９が結合される。バッキングプレート４１２及び／又はシャワーヘッド４１０にＲＦ電源４２２が結合されてシャワーヘッド４１０へＲＦ電力を与え、シャワーヘッドと基板支持体との間に電界を生成して、シャワーヘッド４１０と基板支持体４３０との間のガスからプラズマを発生できるようにする。約０．３ＭＨｚから約２００ＭＨｚの周波数のような種々のＲＦ周波数を使用することができる。一実施形態において、１３．５６ＭＨｚの周波数のＲＦ電源が設けられる。シャワーヘッドの例が、本発明の開示と矛盾しない程度に参考としてここにそのまま援用するホワイト氏等の２００２年１１月１２日に発行された米国特許第６，４７７，９８０号、チョイ氏等の２００６年１１月１７日に公告された米国特許公告第２００５０２５１９９０号、及びケラー氏等の２００６年３月２３日に公告された米国特許公告第２００６／００６０１３８号に開示されている。
【００７６】
[0107]また、ガス源とバッキングプレートとの間に、誘導性結合のリモートプラズマ源のようなリモートプラズマ源４２４を結合することもできる。基板の処理と処理との間に、リモードプラズマ源４２４へクリーニングガスを供給し、リモートプラズマを発生して、チャンバーコンポーネントをクリーニングするように与えることができる。クリーニングガスは、シャワーヘッドに設けられるＲＦ電源４２２により更に励起することができる。適当なクリーニングガスは、ＮＦ３、Ｆ２及びＳＦ６を含むが、これに限定されない。リモートプラズマ源の例が、本発明の開示と矛盾しない程度に参考としてここにそのまま援用するシャン氏等の１９９８年８月４日に発行された米国特許第５，７８８，７７８号に開示されている。
【００７７】
[0108]図４Ａに戻ると、システム４００の一実施形態において、プロセスチャンバー４８１−４８７の１つは、ソーラーセルデバイスの第１のｐ−ｉ−ｎ接合部３２０又は第２のｐ−ｉ−ｎ接合部３３０のｐ型シリコン層（１つ又は複数）を堆積するように構成され、プロセスチャンバー４８１−４８７の別の１つは、第１又は第２のｐ−ｉ−ｎ接合の真性シリコン層を堆積するように構成され、また、プロセスチャンバー４８１−４８７の別の１つは、第１又は第２のｐ−ｉ−ｎ接合のｎ型シリコン層（１つ又は複数）を堆積するように構成される。３チャンバープロセス構成は、ある程度の汚染制御効果を有するが、一般的に、２チャンバー処理システムより基板スループットが低く、且つ一般的に、１つ以上の処理チャンバーが保守のために休止されたときには所望のスループットを維持することができない。
【００７８】
[0109]本発明のある実施形態において、システム４００（図４）と同様に構成される１つ以上のクラスターツール２１２Ａ−２１２Ｄ（図２Ａ）の１つは、図３Ａ−図３Ｂに示す第１のｐ−ｉ−ｎ接合部３２０のような真性型アモルファスシリコン層を有する第１のｐ−ｉ−ｎ接合を形成するように構成される。一実施形態において、プロセスチャンバー４８１−４８７の１つは、第１のｐ−ｉ−ｎ接合のｐ型シリコン層（１つ又は複数）を堆積するように構成され、一方、残りのプロセスチャンバー４８１−４８７は、各々、第１のｐ−ｉ−ｎ接合の真性型アモルファスシリコン層（１つ又は複数）及びｎ型シリコン層（１つ又は複数）の両方を堆積するように構成される。一実施形態において、第１のｐ−ｉ−ｎ接合部３２０の真性型アモルファスシリコン層（１つ又は複数）及びｎ型シリコン層（１つ又は複数）は、堆積ステップと堆積ステップとの間において堆積層と堆積層との間の交配汚染を最小にするのに使用される不動態化プロセスを遂行せずに、同じチャンバーにおいて堆積されてもよい。処理システム４００及びそのコンポーネントの説明は、第１のｐ−ｉ−ｎ接合の種々の要素を形成する上でのその使用を言及するが、この構成は、ここに述べる本発明の範囲に限定されることを意図していない。というのは、処理システム４００は、ここに述べる本発明の基本的な範囲から逸脱せずに、第１のｐ−ｉ−ｎ接合、第２のｐ−ｉ−ｎ接合、第１及び第２の両ｐ−ｉ−ｎ接合、又は他の組合せを形成するように適応させることができるからである。
【００７９】
[0110]処理システム４００と同様に構成されたシステムにおいて基板処理シーケンスが遂行される一実施例において、ロードロックチャンバー４６０を通して処理システム４００に基板が入り、次いで、基板は、真空ロボット４７２により、基板にｐ型シリコン層（１つ又は複数）を堆積するよう構成されたプロセスチャンバー４８１へ移送され、プロセスチャンバー４８１においてｐ型層を堆積した後に、基板は、次いで、真空ロボット４７２により、真性型シリコン層（１つ又は複数）及びｎ型シリコン層（１つ又は複数）の両方を堆積するように構成されたプロセスチャンバー４８４へ移送され、次いで、プロセスチャンバー４８４において真性型層（１つ又は複数）及びｎ型層（１つ又は複数）を堆積した後に、基板は、ロードロックチャンバー４６０へ戻され、その後、システムから基板を取り出すことができる。ｐ型層の厚みが１５０Åであり且つ堆積率が５００Å／分であると仮定すれば、ｐ型層を堆積するための期間は、ほぼ０．３分である。真性層が２７００Åで、堆積率が２２０Å／分の場合には、真性層を堆積するための期間は、ほぼ１２．３分である。ｎ型層が２５０Åで、堆積率が５００Å／分と仮定すれば、ｎ型層を堆積するのにほぼ０．５分が必要となる。それ故、１つのチャンバーがｐ型層の堆積に専用で、且つ複数のチャンバーが真性及びｎ型層の堆積に専用である場合には、ｉ−ｎ層を並列に製造できるプロセスチャンバーの数を増加することにより高い基板スループットを実現することができる。即ち、連続する一連の基板を、移送チャンバー４７０により、ｐ型層を堆積するように適応されるプロセスチャンバー、例えば、プロセスチャンバー４８１からロードして操作し、次いで、各基板を、少なくとも１つのその後のプロセスチャンバー、例えば、プロセスチャンバー４８２−４８７へ移送して、ｉ−ｎ層を形成することができる。
【００８０】
[0111]２チャンバー処理構成では、ｉ−ｎ層を専用に形成するチャンバーの各々でそれを堆積するのに続いて、プロセスを反復することができる。しかしながら、その後の基板に形成される真性層に合体される汚染物を除外するために、ｉ−ｎ層を専用に形成するチャンバーの各々においてシーズニングプロセスのようなクリーニングプロセスをある望ましい間隔で遂行すると、処理シーケンスのデバイス収率を改善できることが分かった。シーズニングプロセスは、一般的に、以前に堆積された材料をプロセスチャンバー部分から除去するのに使用される１つ以上のステップと、ここに述べる実施形態の１つに基づいて述べるようにプロセスチャンバーに材料を堆積するのに使用される１つ以上のステップとを含むことができる。処理モジュール２１２内の１つ以上のコンポーネントに使用できるシーズニングプロセス及びソーラーセル処理シーケンスの一例が、参考としてここに援用する２００８年７月９日に出願された米国特許出願第１２／１７０，３８７号（代理人管理番号＃ＡＰＰＭ１１７１０）に詳細に説明されている。
【００８１】
光吸収材堆積実施例
[0112]ＰＥＣＶＤチャンバー４０１と同様のプロセスチャンバーにおいて図３Ａ−図３Ｅのソーラーセル３００に含まれた１つ以上のシリコン層のような１つ以上のシリコン層を形成するのに使用される堆積方法の一実施例を以下に説明する。表面積が１００００ｃｍ２以上で、好ましくは４００００ｃｍ２以上で、更に好ましくは５５０００ｃｍ２以上の基板がプロセスチャンバーへ送られる。処理後に基板をカットして、より小さなソーラーセルを形成することが理解される。
【００８２】
[0113]一実施形態において、加熱及び／又は冷却要素４３９は、堆積中の基板支持温度が約４００℃以下、好ましくは、約１００℃から約４００℃となるようにセットすることができる。基板受け入れ面４３２に配置されたデバイス基板３０３の上面とシャワーヘッド４１０との間の堆積中の間隔は、４００ミルから約１２００ミル、好ましくは、４００ミルから約８００ミルでよい。
【００８３】
[0114]シリコン膜の堆積については、シリコン系ガス及び水素系ガスが一般的に供給される。適当なシリコン系ガスは、シラン（ＳｉＨ４）、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）、四フッ化シリコン（ＳｉＦ４）、四塩化シリコン（ＳｉＣｌ４）、ジクロロシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２）、及びその組合せを含むが、それに限定されない。適当な水素系ガスは、水素ガス（Ｈ２）を含むが、それに限定されない。ｐ型シリコン層のｐ型ドーパントは、各々、III族元素、例えば、ボロン又はアルミニウムを含むことができる。好ましくは、ボロンが、ｐ型ドーパントとして使用される。ボロン含有源は、例えば、トリメチルボロン（ＴＭＢ（又はＢ(ＣＨ３)３））、ジボラン（Ｂ２Ｈ６）、ＢＦ３、Ｂ(Ｃ２Ｈ５)３、及び同様の化合物を含む。好ましくは、ＴＭＢは、ｐ型ドーパントとして使用される。ｎ型シリコン層のｎ型ドーパントは、各々、Ｖ族元素、例えば、燐、ヒ素又はアンチモンを含むことができる。好ましくは、燐は、ｎ型ドーパントとして使用される。燐含有源は、例えば、ホスフィン及び同様の化合物を含む。ドーパントは、典型的に、担体ガス、例えば、水素、アルゴン、ヘリウム、及び他の適当な化合物と共に供給される。ここに述べるプロセス形態では、水素ガスの合計流量が与えられる。それ故、水素ガスが、例えば、ドーパントに対する担体ガスとして供給される場合には、担体ガスの流量を水素の全流量から減算して、どれほど多くの付加的な水素ガスをチャンバーへ供給すべきか決定しなければならない。
【００８４】
[0115]図２Ａに示す処理モジュール２１２において図３に示すものと同様のタンデムセルを形成するのに使用できる処理シーケンスの一実施例を以下に例示する。第１ステップにおいて、基板は、ロードロックチャンバー“Ａ”を通してクラスターツール２１２Ａに入り、次いで、基板は、真空ロボットにより、基板上にアモルファスｐ型シリコン層（１つ又は複数）を堆積するように構成されたプロセスチャンバー“Ｂ”へ移送される。一実施形態において、水素ガス対シランガスの混合ガスを約２０：１以下の比率で供給することにより、基板３０２上に形成されたＴＣＯ層３１０の上にｐ型アモルファスシリコン層３２２のようなｐ型アモルファスシリコン層を形成することができる。シランガスは、約１ｓｃｃｍ／Ｌから約１０ｓｃｃｍ／Ｌの流量で供給することができる。水素ガスは、約５ｓｃｃｍ／Ｌから約６０ｓｃｃｍ／Ｌの流量で供給することができる。トリメチルボロンは、約０．００５ｓｃｃｍ／Ｌから約０．０５ｓｃｃｍ／Ｌの流量で供給することができる。換言すれば、トリメチルボロンが担体ガス中で０．５％モル又は体積濃度で供給される場合には、ドーパント／担体ガス混合物は、約１ｓｃｃｍ／Ｌから約１０ｓｃｃｍ／Ｌの流量で供給することができる。メタンは、約１ｓｃｃｍ／Ｌから約１５ｓｃｃｍ／Ｌの流量で供給することができる。約１５ミリワット／ｃｍ２から約２００ミリワット／ｃｍ２のＲＦ電力をシャワーヘッドへ供給することができる。チャンバーの圧力は、約０．１トールから２０トール、好ましくは、約１トールから約４トールに維持される。ｐ型アモルファスシリコン層の堆積率は、約１００Å／分以上でよい。メタン又は他の炭素含有化合物、例えば、Ｃ３Ｈ８、Ｃ４Ｈ１０、Ｃ２Ｈ２を使用して、ｐ型アモルファスシリコン層の（例えば、太陽放射の低い吸収性に対する）窓特性を改善することができる。トリメチルボロンを使用してｐ型アモルファスシリコン層３２２にボロンドーパントを与える実施形態において、ボロンドーパント濃度が約１ｘ１０１８原子／ｃｍ２から約１ｘ１０２０原子／ｃｍ２に維持される。メタンガスを使用してｐ型層を炭化シリコン層として形成する実施形態において、炭素ドーパント濃度が、層の約１０原子パーセントから約２０原子パーセントに制御される。
【００８５】
[0116]次のステップにおいて、基板の表面にｐ型アモルファス層を堆積した後に、基板は、次いで、真空ロボットにより、プロセスチャンバー“Ｂ”から、基板にアモルファスｉ型シリコン層及び微結晶ｎ型シリコン層を堆積するように構成されたプロセスチャンバー“Ｃ”へ移送される。一実施例において、水素ガス対シランガスの混合ガスを約２０：１以下の比率で供給することにより、図３Ｂの真性型アモルファスシリコン層３２４のような真性型アモルファスシリコン層がｐ型アモルファスシリコン層３２２の上に形成される。シランガスは、約０．５ｓｃｃｍ／Ｌから約７ｓｃｃｍ／Ｌの流量で供給することができる。水素ガスは、約５ｓｃｃｍ／Ｌから約６０ｓｃｃｍ／Ｌの流量で供給することができる。約１５ミリワット／ｃｍ２から約２５０ミリワット／ｃｍ２のＲＦ電力をシャワーヘッドへ供給することができる。チャンバーの圧力は、約０．１トールから２０トール、好ましくは、約０．５トールから約５トールに維持することができる。真性型アモルファスシリコン層の堆積率は、約１００Å／分以上でよい。ある例示のための実施形態において、水素対シランの比率が約１２．５：１で真性型アモルファスシリコン層が堆積される。
【００８６】
[0117]次いで、基板がプロセスチャンバー“Ｃ”にまだ位置される間に、基板上の形成されたアモルファス真性層の上に微結晶ｎ型シリコン層が堆積される。一実施例において、水素ガス対シランガスの混合ガスを約１００：１以上の比率で供給することにより、図３Ｂのｎ型微結晶シリコン層３２６のようなｎ型微結晶シリコン層を真性型アモルファスシリコン層３２４の上に形成することができる。シランガスは、約０．１ｓｃｃｍ／Ｌから約０．８ｓｃｃｍ／Ｌ、例えば、約０．３５ｓｃｃｍ／Ｌの流量で供給することができる。水素ガスは、約３０ｓｃｃｍ／Ｌから約２５０ｓｃｃｍ／Ｌ、例えば、約７１．４３ｓｃｃｍ／Ｌの流量で供給することができる。ホスフィンは、約０．０００５ｓｃｃｍ／Ｌから約０．００６ｓｃｃｍ／Ｌの流量で供給することができる。換言すれば、ホスフィンが担体ガス中で０．５％モル又は体積濃度で供給される場合には、ドーパント／担体ガスは、約０．１ｓｃｃｍ／Ｌから約１．２ｓｃｃｍ／Ｌの流量で供給することができる。約１００ミリワット／ｃｍ２から約９００ミリワット／ｃｍ２のＲＦ電力をシャワーヘッドへ供給することができる。チャンバーの圧力は、約１トールから約１００トール、好ましくは、約３トールから約２０トールに維持することができる。ｎ型微結晶シリコン層の堆積率は、約５０Å／分以上でよい。ｎ型微結晶シリコン層は、結晶断片(crystalline fraction)が約２０％から約８０％であり、好ましくは、５０％から約７０％である。ホスフィンを使用してｎ型微結晶シリコン層に燐ドーパントを与える実施形態において、燐ドーパントの濃度が約１ｘ１０１８原子／ｃｍ２から約１ｘ１０２０原子／ｃｍ２に維持される。
【００８７】
[0118]次のステップでは、基板が、クラスターツール２１２Ａから、１つ以上の自動装置２８１を使用して、処理モジュール２１２に見られる別のクラスターツール（即ち、参照番号２１２Ｂ−２１２Ｄ）へ移送される。一実施例において、基板は、ロードロックチャンバー“Ａ”を通して、クラスターツール２１２Ｂに含まれたプロセスチャンバー“Ｂ”へ配送され、以前のステップで基板に形成された層の上に微結晶ｐ型シリコン層（１つ又は複数）を配置できるようにする。一実施例において、水素ガス対シランガスの混合ガスを約２００：１以上の比率で供給することにより、図３Ｂのｐ型微結晶シリコン層３３２のようなｐ型微結晶シリコン層がｎ型微結晶シリコン層３２６の上に形成される。シランガスは、約０．１ｓｃｃｍ／Ｌから約０．８ｓｃｃｍ／Ｌの流量で供給することができる。水素ガスは、約６０ｓｃｃｍ／Ｌから約５００ｓｃｃｍ／Ｌの流量で供給することができる。トリメチルボロンは、約０．０００２ｓｃｃｍ／Ｌから約０．００１６ｓｃｃｍ／Ｌの流量で供給することができる。換言すれば、トリメチルボロンが担体ガス中で０．５％モル又は体積濃度で供給される場合には、ドーパント／担体ガス混合物は、約０．０４ｓｃｃｍ／Ｌから約０．３２ｓｃｃｍ／Ｌの流量で供給することができる。約５０ミリワット／ｃｍ２から約７００ミリワット／ｃｍ２のＲＦ電力をシャワーヘッドへ供給することができる。チャンバーの圧力は、約１トールから約１００トール、好ましくは、約３トールから約２０トールに維持することができる。ｐ型微結晶シリコン層の堆積率は、約１０Å／分以上でよい。ｐ型微結晶シリコン層は、結晶断片が約２０％から約８０％であり、好ましくは、５０％から約７０％である。トリメチルボロンを使用してｐ型微結晶シリコン層にボロンドーパントを与える実施形態において、ボロンドーパントの濃度が約１ｘ１０１８原子／ｃｍ２からやく１ｘ１０２０原子／ｃｍ２に維持される。
【００８８】
[0119]次のステップにおいて、ｐ型微結晶層を堆積した後に、基板は、次いで、クラスターツール２１２Ｂに位置された真空ロボットにより、プロセスチャンバー“Ｂ”から、真性型微結晶シリコン層及びｎ型アモルファスシリコン層を基板上に堆積するように構成されたプロセスチャンバー“Ｃ”へ移送される。一実施例において、シランガス対水素ガスの混合ガスを１：２０から１：２００の比率で供給することにより、図３Ｂの真性型微結晶シリコン層３３４のような真性型微結晶シリコン層がｐ型微結晶シリコン層３３２の上に形成される。シランガスは、約０．５ｓｃｃｍ／Ｌから約５ｓｃｃｍ／Ｌの流量で供給することができる。水素ガスは、約４０ｓｃｃｍ／Ｌから約４００ｓｃｃｍ／Ｌの流量で供給することができる。ある実施形態において、シランの流量を、堆積中に第１流量から第２流量へ増加することができる。一定の実施形態において、水素の流量を、堆積中に第１流量から第２流量へ減少することができる。約３００ミリワット／ｃｍ２以上、好ましくは、６００ミリワット／ｃｍ２以上のＲＦ電力をシャワーヘッドに供給することができる。一定の実施形態において、電力密度を堆積中に第１の電力密度から第２の電力密度へ減少することができる。チャンバーの圧力は、約１トールから約１００トール、好ましくは、約３トールから約２０トールに維持される。真性型微結晶シリコン層の堆積率は、約２００Å／分以上、好ましくは、５００Å／分でよい。真性微結晶層を堆積する方法及び装置は、参考としてここに援用する“Method and Apparatus for Depositing a Microcrystalline Silicon Filmfor Photovoltaic Device”と題する２００６年６月２３日に出願された米国特許出願第１１／４２６，１２７号に開示されている。微結晶シリコン真性層は、結晶断片が約２０％から約８０％であり、好ましくは、５５％から約７５％である。結晶断片が約７０％以下の微結晶シリコン真性層が開路電圧の増加を与え、高いセル効率を導くことが意外にも分かった。
【００８９】
[0120]次いで、クラスターツール２１２Ｂのプロセスチャンバー“Ｃ”に基板がまだ位置されている間に、基板上に形成された真性型微結晶層上にｎ型アモルファスシリコン層が堆積される。一実施例において、任意の第１のｎ型アモルファスシリコン層を第１のシラン流量で堆積し、次いで、この第１の任意のｎ型アモルファスシリコン層の上に第１のシラン流量より低い第２のシラン流量で第２のｎ型アモルファスシリコン層を堆積することにより、図３Ｂに示すｎ型アモルファスシリコン層３３６が真性型微結晶シリコン層３３４の上に形成される。第１の任意のｎ型アモルファスシリコン層は、水素ガス対シランガスの混合ガスを約２０：１以下の比率、例えば、約５．５：１で供給することを含む。シランガスは、約１ｓｃｃｍ／Ｌから約１０ｓｃｃｍ／Ｌの流量、例えば、約５．５ｓｃｃｍ／Ｌで供給することができる。水素ガスは、約４ｓｃｃｍ／Ｌから約４０ｓｃｃｍ／Ｌの流量、例えば、約２７ｓｃｃｍ／Ｌで供給することができる。ホスフィンは、約０．０００５ｓｃｃｍ／Ｌから約０．００１５ｓｃｃｍ／Ｌの流量、例えば、約０．００９５ｓｃｃｍ／Ｌ供給することができる。換言すれば、ホスフィンが担体ガス中に０．５％モル又は体積濃度で供給される場合には、ドーパント／担体ガス混合物は、約０．１ｓｃｃｍ／Ｌから約３ｓｃｃｍ／Ｌの流量、例えば、約１．９ｓｃｃｍ／Ｌで供給することができる。また、２５ミリワット／ｃｍ２から約２５０ミリワット／ｃｍ２、例えば、約８０ミリワット／ｃｍ２のＲＦ電力をシャワーヘッドに供給することができる。チャンバーの圧力は、約０．１トールから約２０トール、好ましくは、約０．５トールから約４トール、例えば、約１．５トールに維持することができる。第１のｎ型アモルファスシリコン層の堆積率は、約２００Å／分以上、例えば、約５６１Å／分でよい。ホスフィンを使用してｎ型アモルファスシリコン層に燐のドーパントを与える実施形態において、燐のドーパントの濃度は、約１ｘ１０１８原子／ｃｍ２から約１ｘ１０２０原子／ｃｍ２に維持される。
【００９０】
[0121]第２のｎ型アモルファスシリコン層の堆積は、水素ガス対シランガスの混合ガスを約２０：１以下の比率、例えば、約７．８：１で供給することを含む。シランガスは、約０．１ｓｃｃｍ／Ｌから約５ｓｃｃｍ／Ｌの流量、例えば、約０．５ｓｃｃｍ／Ｌから約３ｓｃｃｍ／Ｌ、例えば、約１．４２ｓｃｃｍ／Ｌで供給することができる。水素ガスは、約１ｓｃｃｍ／Ｌから約１０ｓｃｃｍ／Ｌの流量、例えば、約６．４２ｓｃｃｍ／Ｌで供給することができる。ホスフィンは、０．０１ｓｃｃｍ／Ｌから約０．０７５ｓｃｃｍ／Ｌの流量、例えば、約０．０１５ｓｃｃｍ／Ｌから約０．０３ｓｃｃｍ／Ｌ、例えば、約０．０２３ｓｃｃｍ／Ｌ供給することができる。換言すれば、ホスフィンが担体ガス中に０．５％モル又は体積濃度で供給される場合には、ドーパント／担体ガス混合物は、約２ｓｃｃｍ／Ｌから約１５ｓｃｃｍ／Ｌの流量、例えば、約３ｓｃｃｍ／Ｌから約６ｓｃｃｍ／Ｌ、例えば、約４．７１ｓｃｃｍ／Ｌで供給することができる。また、２５ミリワット／ｃｍ２から約２５０ミリワット／ｃｍ２、例えば、約６０ミリワット／ｃｍ２のＲＦ電力をシャワーヘッドに供給することができる。チャンバーの圧力は、約０．１トールから約２０トール、好ましくは、約０．５トールから約４トール、例えば、約１．５トールに維持することができる。第２のｎ型アモルファスシリコン層の堆積率は、約１００Å／分以上、例えば、約３００Å／分でよい。第２のｎ型アモルファスシリコン層の厚みは、約３００Å未満、例えば、約２０Åから約１５０Å、例えば、約８０Åである。第２のｎ型アモルファスシリコン層は、強くドープされ、約５００Ω−ｃｍ以下の抵抗率を有する。強く（例えば、縮退的に）ｎ型ドープされたアモルファスシリコンは、ＴＣＯ層、例えば、ＴＣＯ層１４０との改良されたオーミック接触を与えると考えられる。従って、セルの効率が改善される。任意の第１のｎ型アモルファスシリコンは、全ｎ型アモルファスシリコン層の堆積率を高めるのに使用される。ｎ型アモルファスシリコン層は、任意の第１のｎ型アモルファスシリコンなしに形成でき、主として、強く（例えば、縮退的に）ドープされた第２のｎ型アモルファス層で形成できることが理解される。
【００９１】
[0122]ｎ型、真性型及びｐ型シリコン含有層を含む層を各々堆積する前に、任意の水素又はアルゴンプラズマガス処置プロセスを遂行できることに注意されたい。水素処置プロセスは、その下の層を処置して表面汚染を抑制するために遂行することができる。更に、プラズマ処置プロセスは、処置プロセス中に表面欠陥を除去又は排除できるので、界面の電気的特性を改善することができる。一実施形態において、プラズマ処置プロセスは、水素ガス又はアルゴンガスをプロセスチャンバーへ供給することにより遂行することができる。水素ガス又はアルゴンガスを供給するためのガス流は、約１０ｓｃｃｍ／Ｌから約４５ｓｃｃｍ／Ｌ、例えば、約１５ｓｃｃｍ／Ｌから約４０ｓｃｃｍ／Ｌ、例えば、約２０ｓｃｃｍ／Ｌから約３６ｓｃｃｍ／Ｌである。一実施例において、水素ガスは、約２１．４２ｓｃｃｍ／Ｌで供給することができ、又はアルゴンガスは、約３５．７ｓｃｃｍ／Ｌで供給することができる。処置プロセスを行うために供給されるＲＦ電力は、約２５ミリワット／ｃｍ２から約２５０ミリワット／ｃｍ２、例えば、約６０ミリワット／ｃｍ２に制御することができ、シャワーヘッドへ１０ミリワット／ｃｍ２から２５０ミリワット／ｃｍ２で供給することができ、例えば、水素処置については約８０ミリワット／ｃｍ２で及びアルゴン処置については約２５ミリワット／ｃｍ２で供給することができる。
【００９２】
エッジシーマーモジュールの設計及びプロセス
[0123]図１及び図２Ａを参照すれば、エッジ削除モジュール２２６と、基板表面及びエッジ準備ステップ１２６中に遂行される処理シーケンスは、一般的に、可変サイズ基板３０２の４つの全てのエッジに見られるエッジ削除領域３８０（図３Ｃ）に堆積された材料を除去するのに使用される。このプロセスで除去される材料は、ベルト面の磨き部に柔軟な材料がたまってベルトの磨きカッティング能力を失わせるために在来のベルト型材料除去装置の寿命を著しく短縮すると分かった柔軟な金属性材料層並びに硬質のＴＣＯ及びシリコン含有層を含むことができる。エッジ削除領域３８０におけるこの除去される材料は、ソーラーモジュール２００の活性セルの電気的絶縁を与える。更に、エッジ削除領域３８０は、電気的分離を与えると共に、信頼性あるシールを形成できる領域を生成し、形成されたソーラーセルデバイスの活性領域が外部環境の侵害のために早期に劣化するのを防止する。
【００９３】
[0124]図８Ａは、エッジ削除モジュール２２６の一実施形態の概略上面図である。導入コンベア８５１は、ガラス基板を第１のエッジ削除ステーション８５２へ搬送する。この第１ステーションでは、ガラス基板の２つの対向するサイドエッジが処理され、そこから材料が除去される。次いで、ガラスは、クロス移送ステーション８５３に入る。この点において、ガラス基板は、第２のエッジ削除ステーション８５４へ送り込まれる。このステーションでは、ガラス基板の残りの２つの対向するサイドエッジが処理されて、そこから材料が除去される。この点において、基板表面及びエッジ準備ステップ１２６が完了となり、ソーラーセルデバイスは、上述した更なる処理のためにエッジ削除モジュール２２６から出る。
【００９４】
[0125]図８Ｂは、本発明による材料除去装置８００の一実施形態の部分概略変更斜視図である。一般的に、この材料除去装置８００は、装着構造体８１０と、モータ８１２と、モータプーリー８１４と、グラインディングホイールプーリー８１６と、グラインディングホイール８１８と、ガードユニット８２０とを備えている。装着構造体８１０は、典型的に、以下に述べるように、第１のエッジ削除ステーション８５２又は第２のエッジ削除ステーション８５４内のクロス部材に装着される。装着構造体８１０は、垂直調整部材８２２と、水平調整部材８２４と、角度調整部材８２６とを含むことができる。垂直調整部材８２２、水平調整部材８２４及び角度調整部材８２６のここに例示する実施形態は、粗い及び微細なねじ切りされた調整スクリューのような二重調整メカニズムで構成することができる。垂直調整部材８２２、水平調整部材８２４、及び角度調整部材８２６は、ソーラーセルデバイスのシーミング及びエッジ削除領域３８０（図３Ｃ−図３Ｄ）に対して材料除去装置８００の初期整列を設定するのに使用することができる。
【００９５】
[0126]材料除去装置８００に含むことのできる別の特徴は、一定圧力部材８２８である。この一定圧力部材８２８は、ソーラーセルデバイスの厚み又は厚み変動に関わりなく、エッジ削除プロセス中にグラインディングホイール８１８がソーラーセルデバイスに一定の下方圧力を与えるよう保証するためにスプリング及びダンパーの機械的、空気圧的又は液圧的システムで構成することができる。従って、材料除去装置８００は、基板の厚み又は厚み変動に関わりなく、ソーラーセルデバイスの頂面から同じ量の材料を除去することができる。この構成において、実際の基板厚み又は基板厚みの変動に関わらず一定の下方圧力を加えることは、グラインディングホイール８１８の摩耗を自動的に補償する上でも有用である。
【００９６】
[0127]図８Ｃは、第１のエッジ削除ステーション８５２又は第２のエッジ削除ステーション８５４の一実施形態の部分概略斜視図である。この実施形態において、第１のエッジ削除ステーション８５２又は第２のエッジ削除ステーション８５４は、一般的に、基板コンベア８４１と、支持構造体８４２と、第１の固定グラインディングホイール装置８４４と、第２の固定グラインディングホイール装置８４５と、第１の可動グラインディングホイール装置８４６と、第２の可動グラインディングホイール装置８４７とを備えている。一実施形態において、第１の固定グラインディングホイール装置８４４、第２の固定グラインディングホイール装置８４５、第１の可動グラインディングホイール装置８４６及び第２の可動グラインディングホイール装置８４７は、各々、図８Ｂに示す材料除去装置８００を含むことができる。この実施形態において、第１及び第２のグラインディングホイール装置８４４及び８４５は、支持構造体８４２の一端に固定することができる。可動のグラインディングホイール装置８４６及び８４７は、支持構造体８４２の反対端に配置することができる。動作中に、ソーラーセルデバイスの幅は、可動のグラインディングホイール装置８４６、８４７の一方又は両方に配置された位置センサ８４８を経て感知することができる。従って、可動のグラインディングホイール装置８４６及び８４７がソーラーセルデバイスの頂面エッジから適切な量の材料を除去するための位置となるように、可動グラインディングホイール装置８４６及び８４７の横方向位置をシステムコントローラ２９０により調整することができる。従って、第１のエッジ削除ステーション８５２又は第２のエッジ削除ステーション８５４を使用して、基板の幅に関わりなく、基板３０２の頂面エッジにおいてエッジ削除領域３８０から材料を除去することができる。
【００９７】
[0128]可動のグラインディングホイール装置８４６及び８４７は、別々に制御することもできるし、又は表面準備及びエッジ準備ステップ１２６における適切な整列を保証するために一緒に結合もできることに注意するのが重要である。更に、この二重ホイール構成は、図８Ｃに示す単一支持構造体に装着することもできるし、又は互いに他とは独立して動作できる２つ以上のホイールを有する二重支持構造体（図示せず）を使用することもできる。
【００９８】
[0129]更に、この二重グラインディングホイール構成は、２ステージのエッジ除去プロセスに好都合に使用することもできる。一実施形態において、第１ホイールは、ソーラーセルデバイスの頂面から被覆材料層を除去し、第２ホイールは、ガラス基板の表面から残留材料をクリーニングし、表面を研磨できるようにする。従って、膜の積み重ねが完全に除去され、その後のラミネーションに必要とされる充分な粗面度がエッジ削除領域に与えられる。別の実施形態において、各ホイールが特定の材料を除去する。この実施形態において、各ホイールの特性を、所望の材料のみを効率的に除去できるように調整することができる。ここに述べる１つ以上の実施形態に使用できる例示的なシーミング装置が、参考としてここに援用する２００８年１月２４日に出願された米国プロビジョナル特許出願第６１／０２３，２１４号、及び２００８年３月７日に出願された米国プロビジョナル特許出願第６１／０３４，９３１号に開示されている。
【００９９】
[0130]一実施形態において、エッジ削除モジュール２２６と、基板表面及びエッジ準備ステップ１２６中に遂行される処理シーケンスは、レーザーエッジ削除モジュールを使用して遂行される。この構成では、パルス波又は連続波レーザーがエッジ削除領域３８０を横切ってラスタ化され、そこに配置されている材料を除去する。
【０１００】
[0131]エッジ削除モジュール２２６の一実施形態において、望ましい量の材料が除去されたことを保証するためにエッジ削除領域３８０において品質保証テストが遂行される。一般的に、品質保証テストは、基板表面上の材料のコンダクタンスを測定すること、渦電流測定技術、光学的感知技術（例えば、光の反射、散乱、及び／又は吸収測定技術）、或いはエッジ削除領域３８０の清潔さを監視し感知するために視覚システム（例えば、カメラ）を位置付けることを含むが、これらに限定されない。一実施形態において、図１７に示す２つ以上の接触プローブ１７１１及び導電率測定システム１７１０を使用して、エッジ削除領域３８０の部分の導電率を感知する。１つの構成では、プローブ１７１１間に電圧が掛けられ又は電流が通され、それが導電率測定システム１７１０によって感知されて、エッジ削除領域３８０に残留する材料の導電率が特徴付けられる。一実施例において、望ましい量の材料が各領域内で除去されたことを保証するために、プローブ１７１１がエッジ削除領域３８０内の種々の箇所に位置される。エッジ削除プロセスが満足に完了しなかったことを品質保証テストの１つ以上が感知した場合には、システムコントローラ２９０が基板を再プロセス又は廃物収集装置へ送出することができる。
【０１０１】
ボンディングワイヤ取り付けモジュールの設計及びプロセス
[0132]上述したように、ステップ１３１、即ちボンディングワイヤ取り付けステップの間に、図９Ｃの処理シーケンス９８０に示すような１つ以上のプロセスステップが遂行され、発生された電力を配電するためにソーラーセルを他の外部装置へ容易に且つ系統的に接続できるようにする電気的リードが形成される。
【０１０２】
[0133]図９Ａ−図９Ｂは、以下に述べる処理シーケンス９８０を遂行するのに有用なボンディングワイヤ取り付けモジュール２３１の１つ以上の実施形態を例示する。図９Ａは、ボンディングワイヤ取り付けモジュール２３１の概略平面図で、そのモジュール内に見られる通常のコンポーネントの幾つかを例示する。一般的に、ボンディングワイヤ取り付けモジュール２３１は、サイドバスアセンブリ９３０、クロスバスアセンブリ９１０、システムコントローラ２９０、及び基板ハンドリングシステム９２０を備えている。デバイス基板３０３は、経路Ａｉをたどってボンディングワイヤ取り付けモジュール２３１へ移送され、次いで、クロスバスアセンブリ９１０及びサイドバスアセンブリ９３０を通過し、経路Ａｏをたどってボンディングワイヤ取り付けモジュール２３１を出る。ここに述べる１つ以上の実施形態に使用できる例示的なボンディングワイヤ取り付け装置が、参考としてここに援用する２００８年２月２７日に出願された米国プロビジョナル特許出願第６１／０３２，００５号［代理人管理番号１３１６０Ｌ］に詳細に説明されている。
【０１０３】
[0134]基板ハンドリングシステム９２０は、一般的に、以下に述べる処理シーケンス９８０を遂行するのに使用される種々のコンポーネントの下に位置され且つそれを支持及び保持するように適応される支持トラス又は支持構造体（図示せず）を含む。一実施形態において、基板ハンドリングシステム９２０は、形成されたデバイス基板３０３を、制御された自動化形態でボンディングワイヤ取り付けモジュール２３１を通して移送し位置付けるのに使用される複数の在来の自動コンベアベルトを有するコンベアシステム９２１を備えている。
【０１０４】
[0135]一実施形態において、コンベアシステム９２１は、摩擦なしの複数の支持要素９２１Ｂも備え、これらは、支持構造体に装着されて、自動コンベアベルト９２１Ａに隣接して位置付けられ、ソーラーセルを、基板整列及び／又はボンディングプロセス中に基板表面の接触及び磨滅が最小の状態で、支持し、移動し、位置付けられるようにする。１つの構成では、在来の自動コンベアベルト９２１Ａは、この自動コンベアベルト９２１Ａの移動によりソーラーセルを摩擦なしの支持要素９２１Ｂに配置し及び／又はそこから除去できるようにする可動構造体に装着される。摩擦なしの支持要素９２１Ｂは、複数の穴が形成された１つ以上のプレナム表面を有するガス受け入れプレナムを含むことができる。動作中に、これらの穴は、ガス受け入れプレナムから、プレナム表面上に配置された基板の表面へガス（例えば、空気、Ｎ２）を配送するように適応される。このようにして穴により配送されたガスは、プレナム表面上に基板を「摩擦なしに」支持するのに使用され、基板の表面に接触したりそれを磨滅させたりせずに基板を移動して整列できるようにする。また、摩擦なしの支持要素９２１Ｂの使用は、自動コンベアベルトシステムを使用するのに比して、基板の移動をより正確に制御することができる。というのは、整列（以下に述べるステップ９８６及び９８８）中の大きな基板の頻繁な小さなＸ方向及びＹ方向移動が摩擦力によって影響されないからである。一実施形態において、基板ハンドリングシステム９２０は、ボンディングワイヤ取り付けモジュール２３１を通して基板を整列し、位置させ及び／又は移動させるのに使用される種々の在来の把持部材も備えている。
【０１０５】
[0136]一実施形態において、基板ハンドリングシステム９２０は、形成されたソーラーセルの活性領域をサイドバスアセンブリ９３０及びクロスバスアセンブリ９１０に見られる要素に正確に整列させて、サイドバス３５５（図３Ｃ）及びクロスバス３５６を形成されたソーラーセルデバイス上に正確に置けるようにするために使用される視覚システム９２６も備えている。一般的に、視覚システム９２６及びシステムコントローラ２９０は、視覚システム９２６に見られる１つ以上のカメラに対してデバイス基板３０３を移動することによりそのデバイス基板上の１つ以上の特徴部を見出すように適応される。視覚システム９２６は、一般的に、デバイス基板３０３の表面をスキャンすることによりデバイス基板３０３上に見られる特徴部の位置を突き止め、通信し、記憶することのできる少なくとも１つのカメラ及び他の電子コンポーネントを備えている。例えば、視覚システム９２６は、ガラス基板上に堆積された層に形成された種々の罫書かれた特徴部（ステップ１０８、１１４及び１２０におけるレーザースクライブ）を見出すのに使用することができる。ステップ１０２で受け取られるガラス基板には公差があるため、スクライブマークの位置がガラス基板の１つ以上のエッジに対して変化して、バスワイヤ（例えば、サイドバス３５５及びクロスバス３５６）の配置及びソーラーセル形成プロセスのデバイス収率にその変化の影響が出ることになる。デバイス基板３０３上の望ましい特徴部が視覚システム９２６により見つかると、基板ハンドリングシステム９２０の１つ以上のコンポーネントによってソーラーセルを位置付けし直し、サイドバス３５５及びクロスバス３５６をスクライブ線に対して望ましい位置に置くことができる。
【０１０６】
[0137]一般的に、サイドバスアセンブリ９３０は、２つのフラックス投与モジュール９３２と、２つの半田付けモジュール９３３と、２つのサイドバス堆積要素９３１Ａ、９３１Ｂとを有し、これらは、ボンディングワイヤ取り付けモジュール２３１を通してデバイスが方向“Ａｉ”に移動されるときにソーラーセルデバイス３００上に２つのサイドバス３５５（図３Ｃ）要素を実質的に同時に形成するのに使用される。動作中に、サイドバスアセンブリ９３０は、背部接触層３５０の所望の領域にフラックス材料を投与し（ステップ１１８）、次いで、デバイス基板３０３の対向エッジ及び投与されたフラックスの一部分の上にサイドバス３５５（例えば、金属ストリップ）をほぼ同時に堆積し、次いで、サイドバス３５５を背部接触層３５０に溶着させるのに使用される。一実施形態において、所望のピッチで位置された複数の個別の半田箇所９３４Ｂ（図９Ｂ）を使用して、サイドバス３５５の領域を背部接触層３５０に溶着させる。
【０１０７】
[0138]図９Ｂは、サイドバス堆積要素９３１Ａ、９３１Ｂの一方と、半田付けモジュール９３３との一部分の側面図で、基板が方向“Ａｉ”に順次インデックスされ又は連続的に移動されるときにデバイス基板３０３の表面にサイドバス３５５を取り付けるのに使用される要素を示す。動作中に、ある長さのサイドバス３５５の材料又は金属リボンが、フィードグリッパー９３５及びローラー９３６の使用により位置付けられ、ボンディングアセンブリ９３４における複数の個別の半田箇所９３４Ｂがサイドバス３５５の長さに沿った種々の箇所を局部的に加熱し、サイドバス３５５の材料と背部接触層３５０との間に複数の電気的接続部を形成できるようにする。一実施形態において、６つのボンディングアセンブリ９３４を垂直に位置付けて、１つ以上の垂直アクチュエータ９３４Ａの使用により複数の半田箇所９３４Ｂをサイドバス３５５に同時に接触させることができる。一度に複数の、例えば、２つ以上の半田箇所９３４Ｂを使用することは、大きな長さのバスライン（１つ又は複数）を一度に取り付けることができるので、ボンディングワイヤ取り付けモジュール２３１のスループットを改善する上で有用である。大きな長さのバスラインを取り付けることは、ボンディングされる各領域に良好な電気的接続部を形成するためにサイドバス３５５及び背部接触層３５０を望ましい温度に加熱するのに要する時間の影響を最小にする。ボンディングされる領域は、一般的に、ボンディングアセンブリ９３４からサイドバス３５５及び背部接触層３５０に与えられる熱を加えることによって形成されることに注意されたい。方向“Ａｉ”に沿った各半田箇所９３４Ｂ間の距離は、典型的に、ボンディングされるサイドバス３５５の電気的抵抗が、形成されるソーラーセルデバイスの性能に影響しないことを保証するように構成される。一実施形態において、半田箇所９３４Ｂは、約１０ｍｍから５０ｍｍの間隔にされる。一実施形態において、半田付けモジュール９３３は、ボンディングプロセスを遂行した後に半田箇所９３４Ｂがサイドバス３５５の表面から分離される前に各々のボンディングされた領域に冷却流体（例えば、室温ガス）を配送するように位置付けられた複数の冷却ノズル（図示せず）も備えている。
【０１０８】
[0139]クロスバスアセンブリ９１０は、一般に、クロスバス３５６の接続部及び絶縁材料３５７（図３Ｃ）をソーラーセル３００の表面に堆積するのに使用される。クロスバスアセンブリ９１０は、一般に、運動アセンブリ９１４、投与アセンブリ９１６、及び材料フィードアセンブリ９１５を備えている。運動アセンブリ９１４は、一般的に、クロスバス３５６の要素を背部接触層３５０の表面に堆積できるように、投与アセンブリ９１６をクロス方向“ＢＣ”（即ち、±Ｙ方向）に移動し及び／又は位置付けるのに使用される。運動アセンブリ９１４は、一般的に、システムコントローラ２９０から送信されるコマンドを使用することにより投与アセンブリ９１６の移動を制御するのに使用される在来のアクチュエータを備えている。クロスバス３５６の要素がソーラーセル３００の活性領域を短絡するのを防止するために、電気的絶縁特性を有する絶縁材料３５７がクロスバス３５６の下に置かれる。
【０１０９】
[0140]投与アセンブリ９１６は、一般的に、材料フィードアセンブリ９１５からクロスバス３５６及び絶縁材料３５７を各々受け取る絶縁材料投与アセンブリ９１７及びクロスバス材料投与アセンブリ９１８を備えている。一実施形態において、絶縁材料３５７は、接着剤状の材料が両面に堆積され、その片面は、ローラーのような１つ以上のアプリケータ要素の使用によりデバイス基板３０３の表面に付着することができ、また、絶縁材料３５７の他面にはローラーのようなアプリケータ要素の使用によってクロスバス３５６を付着することができる。
【０１１０】
[0141]図１及び図９Ａ−図９Ｃを参照すれば、ステップ１３１において、一連のサブシーケンスステップ又は処理シーケンス９８０を使用して、ボンディングワイヤ取り付けプロセスが完了される。上述したように、本発明の実施形態は、接合ボックス及び他の外部装置がソーラーセルの動作中に発生された電力を受け取ることができるようにソーラーセルを電気的に接続するための方法及び装置を包含することができる。図９Ｃは、処理シーケンス１００に含まれたソーラーセルデバイスの形成に使用される複数のステップ（即ち、ステップ９８２−９９６）を含む処理シーケンス９８０の一実施形態を示す。処理シーケンスの構成、処理ステップの数、処理シーケンス９８０における処理ステップの順序、及びここに示す処理シーケンス１００における処理シーケンス９８０のステップの順序は、ここに述べる本発明の範囲を限定することを意図していない。
【０１１１】
[0142]処理シーケンス９８０は、一般的に、ステップ９８２で開始され、ここで、１つ以上のデバイス基板３０３が、ロボット装置の使用により、ボンディングワイヤ取り付けモジュール２３１の入口へ移動され、自動コンベヤベルト９２１Ａがソーラーセルを受け取って位置付けることができるようにする。また、自動コンベヤベルト９２１Ａは、ステップ１０２−１３０をたどって処理された複数の基板を受け取るように適応させることもできる。基板の移動は、システムコントローラ２９０から自動コンベヤベルト９２１Ａに結合された１つ以上の駆動メカニズムへ送信されるコマンドにより制御することができる。
【０１１２】
[0143]次のステップ即ちステップ９８４では、基板の先導エッジが、基板ハンドリングシステム９２０に含まれた在来の位置センサ（図示せず）の使用により感知されるまで、自動コンベアベルト９２１Ａに沿って基板が移動される。先導エッジとは、一般に、移動方向“Ａｉ”（図９Ａ）に垂直なソーラーセルのエッジである。
【０１１３】
[0144]次のステップ即ちステップ９８６では、複数の摩擦なし支持要素９２１Ｂに形成された複数の穴を通して流れるガスにより生成されたガスクッションへ基板が下げられる。基板は、それがガスクッションに位置付けられると、基板ハンドリングシステム９２０に見られる在来のリニアアクチュエータ（図示せず）を使用して、Ｘ軸及びＹ軸基準面／要素に整列される。
【０１１４】
[0145]次のステップ即ちステップ９８８では、基板に形成された特徴部と、ボンディングワイヤ取り付けモジュール２３１の自動コンポーネントとの間の正確な場所及び整列が得られる。一実施形態において、スクライブ線３５４（図３Ｃ）のＸ方向、Ｙ方向、及び角度整列が、ボンディングワイヤ取り付けモジュール２３１の自動コンポーネントに対して整列される。基板ＷのＸ方向、Ｙ方向及び角度整列は、システムコントローラ２９０により制御される視覚システム９２６及び自動アクチュエータにより収集されるデータの使用により調整することができる。
【０１１５】
[0146]次のステップ即ちステップ９９０では、ソーラーセルが整列されると、基板は、在来の把持要素（図示せず）の使用によって確実に保持される。把持要素又は操作されたクランプメカニズムが基板の一部分を把持すると、基準要素がソーラーセルから解離されて引っ込む。一実施形態において、把持要素を使用して、ボンディングワイヤ取り付けモジュール２３１を通る既知の経路に沿って基板を移動し、その後のステップにおいてサイドバス３５５及びクロスバス３５６の要素を正確に置くことができるようにする。一実施形態において、視覚システム９２６を使用して、把持要素が基板の一部分を把持した後にソーラーセルの位置を再チェックして、ソーラーセルが依然望ましい整列状態にあることを保証する。
【０１１６】
[0147]次のステップ即ちステップ９９２では、サイドバス３５５が位置付けられて背部接触層３５０にボンディングされる。一実施形態において、次のステップを順次に遂行することにより、即ち背部接触層３５０の表面にフラックス材料を当て、フラックス材料の上にサイドバス３５５を当て、次いで、ボンディングアセンブリ９３４の使用によりサイドバス３５５と背部接触層３５０との間に個別の電気的接続箇所を形成することによって、各サイドバス３５５が背部接触層３５０に増分的にボンディングされる。一実施形態において、ソーラーセルを所望の方向“Ａｉ”（図９Ａ及び図９Ｂ）にインデックスし、次いで、半田付け箇所９３４Ｂによって送られる熱を加えることでサイドバス３５５を背部接触層３５０にボンディングすることにより、増分的長さの両サイドバス３５５がソーラーセルの対向エッジに同時に取り付けられる。この構成では、サイドバス３５５の長さに沿って半田箇所９３４Ｂの規則的な間隔を与えるように増分的長さをセットすることができる。
【０１１７】
[0148]次のステップ即ちステップ９９４では、絶縁材料３５７及びクロスバス３５６がソーラーセルの背部接触層３５０の望ましい場所に位置付けられる。このプロセスにおいて、２つの長さの絶縁材料３５７及びクロスバス３５６がソーラーセルの表面に位置付けられて、サイドバス３５５から接合ボックス３７０へ電流を送るのに使用されるリードが形成される（図３Ｃ）。一実施例において、ステップ９９４は、２つの主要ステップに分割することができる。第１に、絶縁材料３５７をクロスバス３５６と背部接触層３５０との間に入れて、クロスバス３５６がソーラーセルデバイスの活性領域を短絡するのを防止する。このステップでは、絶縁材料投与アセンブリ９１７を使用して、１つ以上の望ましい長さの絶縁材料３５７をソーラーセルの表面に投与する。第２に、クロスバス材料投与アセンブリ９１８を使用して、１つ以上の望ましい長さのクロスバス３５６（例えば、金属ストリップ材料）を絶縁材料３５７の表面に投与する。第２に、クロスバス材料投与アセンブリ９１８を使用して、１つ以上の望ましい長さのクロスバス３５６（例えば、金属ストリップ材料）を絶縁材料３５７の表面に投与する。一実施形態において、クロスバス３５６を投与するプロセスは、一般に、片側に接着剤が配置されたクロスバス３５６を絶縁材料３５７の表面に押し付け、次いで、望ましい長さが位置付けられたときにクロスバス３５６をカットすることを含む。図３Ｃに示すように、このステップは、２つの長さのクロスバス３５６材料及び２つの長さの絶縁材料３５７をデバイス基板３０３に付着させ、各サイドバス３５５を通してソーラーセルの活性領域に別々に接続された２つの電気的に分離されたリードを生成できるようにすることを必要とする。サイドバス３５５、クロスバス３５６及び絶縁材料３５７の配置は、ソーラーセルのサイズ及び設計に基づいて調整することができる。一実施形態において、クロスバス３５６及び絶縁材料３５７の配置及び物理的構成は、システムコントローラ２９０から受け取られるインストラクションの使用により、ソーラーセルごとに自動的に調整することができる。
【０１１８】
[0149]ステップ９９２の一実施形態において、ステップ９９４において絶縁材料３５７及びクロスバス３５６を背部接触層３５０に配置するプロセスが、ステップ９９２の部分中に遂行される。この場合は、絶縁材料３５７及びクロスバス３５６がソーラーセルの表面に当てられる前に、サイドバス３５５の一部分が背部接触層３５０にボンディングされる。次いで、ステップ９９４が完了した後に、ステップ９９２の残りを遂行して、サイドバス３５５の形成プロセスを完了させる。この構成では、図３Ｃに示すように、サイドバス３５５の一部分をクロスバス３５６の上に配置し、半田箇所９３４Ｂにより生成された少なくとも１つのボンディング領域をサイドバス３５５とクロスバス３５６との間に形成して、サイドバス３５５からクロスバス３５６へ電流を通流できる信頼性ある電気的接続を形成することができる。
【０１１９】
[0150]ステップ９９２及び９９４が完了された後の次のステップ即ちステップ９９６では、把持要素がソーラーセルを解除し、自動コンベアベルト９２１Ａが持ち上げられて、摩擦なし支持要素９２１Ｂからデバイス基板３０３を受け取る。自動コンベアベルト９２１Ａにより基板が受け取られた後、摩擦なし支持要素９２１Ｂへ流れるガスが遮断され、自動コンベアベルト９２１Ａは、処理シーケンス１００の次のモジュールに向けて基板を移動する。基板の移動は、システムコントローラ２９０から送られて自動コンベアベルト９２１Ａに結合された１つ以上の駆動メカニズムへ送られるコマンドにより制御することができる。
【０１２０】
[0151]ここに述べる１つ以上の実施形態に使用できるボンディングワイヤ取り付けモジュール、モジュールハードウェア構成、及びボンディングワイヤ取り付けプロセスシーケンスの一例が、参考としてここに援用する２００８年２月２７日に出願された米国プロビジョナル特許出願第６１／０３２，００５号に詳細に開示されている。
【０１２１】
ボンディングモジュールの設計及びプロセス
[0152]上述したように、ステップ１３４即ちラミネーションステップ中に、ステップ１０２−１３２で形成されたソーラーセルデバイスに背面ガラス基板をボンディングして、ボンディングされた複合ソーラーセル構造体３０４（図３Ｄ）を形成するために、１つ以上のプロセスステップが遂行される。従って、ステップ１３４は、形成されたソーラーセルがその使用寿命中に早期劣化するのを防止するために、ソーラーセルの活性要素を外部環境からシールするのに使用される。例示的なボンディングモジュール２３４及びこれを使用する方法が、参考としてここに援用する２００８年１月２５日に出願された米国プロビジョナル特許出願第６１／０２３，７３９号に詳細に説明されている。
【０１２２】
[0153]図１０は、以下に述べるラミネーションプロセスを遂行するのに有用なボンディングモジュール２３４の１つ以上の実施形態を例示する。図１０は、ボンディングモジュール２３４の概略断面図で、このモジュール内に見られる通常のコンポーネントの幾つかを例示している。一般的に、ボンディングモジュール２３４は、予熱モジュール１０１１、ラミネーションモジュール１０１０、システムコントローラ２９０、及びコンベヤシステム１０２２を備えている。コンベアシステム１０２２は、一般に、デバイス基板３０３、背部ガラス基板３６１及びボンディング材料３６０、以下、複合ソーラーセル構造体３０４という、を支持し、移動し及び／又は位置付けするように設計された複数の支持ローラー１０２１を備えている。図１０に示すように、ソーラーセルは、経路Ａｉ及びＡｏをたどって、ボンディングモジュール２３４へ及びそれを通して移送することができる。
【０１２３】
[0154]予熱モジュール１０１１は、一般に、複数の支持ローラー１０２１、複数の加熱要素１００１Ａ、１００１Ｂ、２つ以上の温度センサ（例えば、温度センサ１００２Ａ、１００２Ｂ）、及び１つ以上の圧縮ローラー１０３１Ａを備えている。複数の支持ローラー１０２１は、予熱モジュール１０１１の処理領域１０１５内に位置されている間に複合ソーラーセル構造体３０４を支持するように適応され、且つ通常の処理中に加熱要素１００１Ａ、１００１Ｂにより生じる温度に耐えるように構成される。一実施形態において、予熱モジュール１０１１は、処理中に処理領域１０１５を経て空気又は窒素（Ｎ２）のような流体の望ましい流れを配送するのに使用する流体配送システム１０４０Ａも備えている。
【０１２４】
[0155]複数の加熱要素１００１Ａ、１００１Ｂは、典型的に、ランプ（例えば、ＩＲランプ）、抵抗加熱要素、或いは処理中に複合ソーラーセル構造体３０４の望ましい領域に望ましい量の熱を与えるようにシステムコントローラ２９０によって制御される他の発熱装置である。一実施形態において、複合ソーラーセル構造体３０４の上に複数の加熱要素１００１Ａが位置付けられると共に、複合ソーラーセル構造体３０４の下に複数の加熱要素１００１Ｂが位置付けられる。一実施形態において、加熱要素１００１Ａ、１００１Ｂは、基板の移動方向に対して実質的に垂直に向けられ、ランプによって与えられるエネルギーは、基板が処理領域１０１５を通して連続的に移動されるときに基板にわたって均一な温度プロフィールを生成する。
【０１２５】
[0156]圧縮ローラー１０３１Ａは、複合ソーラーセル構造体３０４内に見られる全ての気泡が除去され、且つ予熱プロセスステップの遂行後に複合ソーラーセル構造体３０４内のボンディング材料が均一に分布されるよう保証するために、望ましい量の力Ｆを複合ソーラーセル構造体３０４に与えるよう適応される。圧縮ローラー１０３１Ａは、一般に、複合ソーラーセル構造体３０４が予熱モジュール１０１１で充分に加熱された後にそれを受け取るように構成される。
【０１２６】
[0157]図１０を参照すれば、予熱モジュール１０１１は、予熱プロセス中に複合ソーラーセル構造体３０４の領域の温度を測定するように適応される２つの温度センサ１００２Ａ、１００２Ｂも備えている。これら温度センサは、在来のパイロメータのような非接触型温度センサ、又は在来の接触型温度センサでよい。１つの実施形態において、予熱モジュール１０１１は、処理中又は処理後に複合ソーラーセル構造体３０４の頂部の温度を測定するように適応される頂部温度センサ１００２Ａと、複合ソーラーセル構造体３０４の底部の温度を測定するように適応される底部温度センサ１００２Ｂとを備えている。一実施形態において、頂部温度センサ１００２Ａ及び底部温度センサ１００２Ｂは、基板の同じ位置における複合ソーラーセル構造体３０４の上面と下面との間の温度の差を同時に測定できるように、互いに上下に位置付けられる。
【０１２７】
[0158]一般的に、予熱プロセス中に、複合ソーラーセル構造体３０４は、それが処理領域１０１５を通過するときに、そこに配置された加熱要素１００１Ａ、１００１Ｂの１つ以上を使用することで、制御可能に加熱される。一実施形態において、頂部加熱要素１００１Ａの少なくとも１つ及び底部加熱要素１００１Ｂの少なくとも１つは、システムコントローラ２９０と、基板の頂部に位置された少なくとも１つの温度センサ１００２Ｂと、基板の底部に位置された少なくとも１つの温度センサ１００２Ｂとを使用して制御される閉ループである。基板が予熱された後に、１つ以上の制御された力の発生要素を使用する１つ以上の圧縮ローラー１０３１Ａを使用することにより、予熱された基板の１つ以上の面に望ましい力が加えられる。１つ以上の圧縮ローラー１０３１Ａにより供給される（この加えられる）力は、約２００［Ｎ／ｃｍ］から約６００［Ｎ／ｃｍ］でよい。
【０１２８】
[0159]ラミネーションモジュール１０１０は、一般的に、複数の支持ローラー１０２１と、複数の加熱要素１００１Ｃ、１００１Ｄと、２つ以上の温度センサ（例えば、温度センサ１００２Ｃ、１００２Ｄ）と、１つ以上の圧縮ローラー１０３１Ｂとを備えている。複数の支持ローラー１０２１は、複合ソーラーセル構造体３０４がラミネーションモジュール１０１０の処理領域１０１６内に位置される間にそれを支持するように適応されると共に、通常の熱処理中に達成される温度に耐えるように構成される。一実施形態において、ラミネーションモジュール１０１０は、処理中に処理領域１０１６を通して望ましい流体の流れを配送するのに使用する流体配送システム１０４０Ｂも備えている。一実施形態において、この流体配送システム１０４０Ｂは、システムコントローラ２９０から送られるコマンドの使用により、処理領域１０１６内に配置された基板の１つ以上の表面を横切って望ましい空気の流れを配送するように適応されるファンアセンブリである。
【０１２９】
[0160]複数の加熱要素１００１Ｃ、１００１Ｄは、典型的に、ランプ（例えば、ＩＲランプ）、抵抗加熱要素、或いは処理中に複合ソーラーセル構造体３０４の望ましい領域に望ましい量の熱を与えるようにシステムコントローラ２９０によって制御される他の発熱装置である。一実施形態において、複合ソーラーセル構造体３０４の上に複数の加熱要素１００１Ｃが位置付けられると共に、複合ソーラーセル構造体３０４の下に複数の加熱要素１００１Ｄが位置付けられる。一実施形態において、加熱要素１００１Ｃ、１００１Ｄは、基板の移動方向に対して実質的に垂直に向けられ、ランプによって与えられるエネルギーは、基板が処理領域を通して移動されるときに基板にわたって均一な温度プロフィールを生成する。
【０１３０】
[0161]１つ以上の圧縮ローラー１０３１Ｂは、複合ソーラーセル構造体３０４内に見られる全ての気泡が除去され、且つ複合ソーラーセル構造体３０４内のボンディング材料が均一に分布されるよう保証するために、望ましい量の力Ｆを複合ソーラーセル構造体３０４（即ち、複合構造体）に与えるよう適応される。圧縮ローラー１０３１Ｂは、一般に、複合ソーラーセル構造体３０４がラミネーションモジュール１０１０で充分に加熱された後にそれを受け取るように構成される。一実施形態において、図１０に示すように、一対の圧縮ローラー１０３１Ｂは、在来の電気又は空気圧式の力発生要素の使用により、この圧縮ローラー１０３１Ｂによって複合ソーラーセル構造体３０４の両面に力Ｆを加えることで基板から捕獲された空気を取り除くように使用される。
【０１３１】
[0162]図１０を参照すれば、ラミネーションモジュール１０１０は、ラミネーションプロセス中に複合ソーラーセル構造体３０４の領域の温度を測定するように適応される２つの温度センサ１００２Ｃ、１００２Ｄも備えている。これら温度センサは、在来のパイロメータのような非接触型温度センサ、又は在来の接触型温度センサでよい。１つの実施形態において、ラミネーションモジュール１０１０は、処理中又は処理後に、複合ソーラーセル構造体３０４の頂部の温度を測定するように適応される頂部温度センサ１００２Ｃと、複合ソーラーセル構造体３０４の底部の温度を測定するように適応される底部温度センサ１００２Ｄとを備えている。一実施形態において、頂部温度センサ１００２Ｃ及び底部温度センサ１００２Ｄは、複合ソーラーセル構造体３０４の上面と下面との間の温度の差を同時に測定できるように、互いに上下に位置付けられる。一実施形態において、温度センサ１００２Ｃ、１００２Ｄの対のアレイを複合ソーラーセル構造体３０４の望ましいエリアに位置させて、複合ソーラーセル構造体３０４の異なるエリアにおける頂部及び底部の温度の読みを測定できるようにする。
【０１３２】
[0163]それ故、予熱プロセスを遂行した後に、ラミネーションモジュール１０１０においてラミネーションプロセスが遂行される。ラミネーションプロセス中に、複合ソーラーセル構造体３０４は、それが処理領域１０１６を通過するときに、そこに配置された加熱要素１００１Ｃ、１００１Ｄの使用により制御可能に加熱される。一実施形態において、頂部加熱要素１００１Ｃの少なくとも１つ及び底部加熱要素１００１Ｄの少なくとも１つは、システムコントローラ２９０と、基板の頂部に位置された少なくとも１つの温度センサ１００２Ｃと、基板の底部に位置された少なくとも１つの温度センサ１００２Ｄとを使用して制御される閉ループである。ラミネーションモジュールで基板が予熱された後に、１つ以上の制御された力の発生要素を使用する１つ以上の圧縮ローラー１０３１Ｂを使用することにより、複合基板の１つ以上の面に望ましい力が加えられる。１つ以上の圧縮ローラー１０３１Ｂにより供給されるこの（加えられる）力は、約２００［Ｎ／ｃｍ］から約６００［Ｎ／ｃｍ］でよい。
【０１３３】
オートクレーブモジュールの設計及びプロセス
[0164]上述したように、ステップ１３４において、複合ソーラーセル構造体がオートクレーブモジュールの処理領域に挿入され、ここで、部分的に形成されたソーラーセルに熱及び圧力を加えて、ボンディング材料３６０及び背部ガラス基板３６１、基板３０２又は背部接触層３５０の間に存在する捕獲されたガスの量を減少して、その捕獲されたガスの領域を通してのソーラーセルデバイスの部分の環境的攻撃を防止する。また、オートクレーブプロセスを使用して、基板３０２、背部ガラス基板、及びボンディング材料３６０の間のボンディングの特性を改善する。また、オートクレーブにおいて遂行されるプロセスは、ガラス及びボンディング層（例えば、ＰＶＢ層）のストレスを更に制御して、ボンディング／ラミネーションプロセス中に誘起されるストレスによるハーメチックシールの将来の破損又はガラスの破損を防止することを保証する上でも有用である。
【０１３４】
[0165]図１１は、オートクレーブモジュール２３６及び支持装置を例示する側面断面図である。オートクレーブモジュール２３６は、一般的に、容器アセンブリ１１１０と、１つ以上の基板ラック１１２０と、ロードシステム１１３０とを備えている。容器アセンブリ１１１０は、一般的に、流体移動装置１１１１と、コンプレッサ１１１２と、加熱ユニット１１１３と、冷却ユニット１１１４と、容器１１１５とを備えている。容器１１１５は、処理中に処理領域１１１７において基板ラック１１２０及びそこに配置された複合ソーラーセル構造体３０４を包囲するように構成されたドア１１１６を有している。図１１に示すように、ドア１１１６は、容器１１１５に対して閉止されシールされる。コンプレッサ１１１２、システムコントローラ２９０、及び圧力センサ“Ｐ”は、流体ポンプ１１１２Ａ、バルブ１１１２Ｂ及びリリーフバルブ１１２Ｃからの高圧流体の配送及び解放を制御することにより、オートクレーブプロセス中に処理領域１１１７内の圧力を付与し能動的に制御するように組み合わせて使用される。一実施形態において、コンプレッサ１１１２は、約１３バールより高い圧力の圧縮空気を処理中にオートクレーブモジュール２３６の処理領域１１１７に与えるように適応される。別の実施形態において、コンプレッサ１１１２は、約１３バールから約１５バールの圧力の圧縮空気を処理中に処理領域１１１７に与えるように適応される。
【０１３５】
[0166]オートクレーブプロセス中に複合ソーラーセル構造体３０４の温度を制御するために、システムコントローラ２９０及び温度センサ“Ｔ”は、加熱ユニット１１１３及び冷却ユニット１１１４に含まれたコンポーネントの使用によって処理領域１１１７に位置された複合ソーラーセル構造体３０４へ伝達される熱の量を制御するように組み合わせて使用される。加熱ユニット１１１３は、一般的に、ヒータコントローラ１１１３Ａと、処理領域１１１７内に配置された複合ソーラーセル構造体３０４と熱的連通する複数の加熱要素１１１３Ｂ（例えば、熱的に制御される抵抗加熱要素）とを備えている。同様に、冷却ユニット１１１４は、冷却ユニットコントローラ１１１４Ａと、処理領域１１１７内に配置された複合ソーラーセル構造体３０４と熱的連通する複数の冷却要素１１１４Ｂとを備えている。冷却要素１１１４Ｂは、処理領域１１１７に収容されたコンポーネントを冷却するために冷却ユニットコントローラ１１１４Ａから流体交換媒体が与えられるシリーズ流体収容チャンネルを備えてもよい。一実施例において、加熱要素１１１３Ｂ及び／又は冷却要素１１１４Ｂは、処理領域１１１７内に配置され、流体移動装置１１１１（例えば、機械的ファン）の使用により処理中に処理領域１１１７に収容された高圧ガスを移動することで供給される対流的熱伝達によって複合ソーラーセル構造体３０４に熱を付加し及び／又はそこから熱を除去するように適応される。また、流体移動装置１１１１は、処理領域１１１７全体の温度変動を減少するためにも、処理中に処理領域１１１７に収容された流体に運動を与えるように構成される。一実施形態において、処理領域の温度は、約１時間から約４時間の時間中、約１４０℃から約１６０℃に維持される。オートクレーブ処理温度、圧力、及び時間は、使用するボンディング材料の形式により変化し、また、１つ以上のプロセス変数が変更されるときにも変化する。
【０１３６】
[0167]ロードシステム１１３０は、一般に、処理の前後に容器１１１５の処理領域１１１７へ１つ以上のラック１１２０を配送し、取り出すように構成される。ロードシステム１１３０は、一般に、自動形態で容器１１１５の処理領域１１１７へ及びそこからラック１１２０を移送するのに使用される自動材料ハンドリング装置１１３１、例えば、コンベヤ又はロボット装置１１３１を含む。
【０１３７】
[0168]１つ以上の基板ラック１１２０は、一般的に、処理中に複合ソーラーセル構造体３０４を支持するように適応される１つ以上の領域棚１１２１を備えている。一実施形態において、各基板ラック１１２０は、製造ライン２００内でラックを容易に移動して位置付けられるようにするホイール１１２１Ａを含む。複合ソーラーセル構造体３０４の各々は、温度の均一性と、複合ソーラーセル構造体３０４に加えられる圧力が均一になることとを保証するために、望ましい距離だけ離間される。一実施形態において、基板が同じ処理条件を見ることを保証するために、１つ以上のスペーサ１１２２が、隣接する両方の複合ソーラーセル構造体３０４間に、それらと接触して、配置され、隣接する複合ソーラーセル構造体３０４間の間隔が均一になるよう確保する。一実施形態において、隣接する複合ソーラーセル構造体３０４間に３つ以上のスペーサが位置される。一実施例において、スペーサ１１２２は、隣接する複合ソーラーセル構造体３０４を約５ｍｍから約１５ｍｍ離間するように適応される。
【０１３８】
[0169]一般的に、オートクレーブモジュール２３６は、１つ以上の形成された複合ソーラーセル構造体３０４を受け取ってオートクレーブプロセスを遂行するために、ボンディングモジュール２３４の後に位置された自動装置２８１に移送可能に接続することができる。また、オートクレーブモジュール２３６は、処理された基板を下流の処理モジュールへ移送できるように、接合ボックス取り付けモジュール２３８の前に位置された自動装置２８１にも移送可能に接続することができる。
【０１３９】
[0170]一実施形態において、図２Ａに示すように、ボンディングモジュール２３４を去る複合ソーラーセル構造体３０４は、基板ラック１１２０へ移送され、これは、次いで、処理のためにオートクレーブモジュール２３６へ移送され、次いで、処理の後に接合ボックス取り付けモジュール２３８付近の位置へ移送される。図２Ａに示すように、複数の基板ラック１１２０が、ボンディングモジュール２３４の後に位置された自動装置２８１から基板を受け取るように位置される。一実施形態において、１つ以上のロボット２３５Ａ（例えば、６軸ロボット）が、ボンディングモジュール２３４の後に位置された自動装置２８１から、複合ソーラーセル構造体３０４を、ロボット装置（例えば、自動材料ハンドリング装置１１３１）の使用により可動基板ラック１１２０へ移送するように位置される。同様に、一実施形態において、基板ラック１１２０がオートクレーブモジュールからある位置へ移動され、そこで、ロボット２３５Ｂ（例えば、６軸ロボット）が、複合ソーラーセル構造体３０４を、基板ラック１１２０から、接合ボックス取り付けモジュール２３８の後に位置された自動装置２８１へ移送することができる。一実施形態において、基板ラック１１２０は、自動形態でオートクレーブモジュール２３６へ及びオートクレーブモジュール２３６から移動されてもよい。一部のケースでは、人間が介在する必要性及び／又はその程度を最小にすることが望まれる。
【０１４０】
接合ボックス取り付けモジュールの設計及びプロセス
[0171]接合ボックス取り付けモジュール２３８、及びステップ１３８の間に遂行される処理シーケンス１２８０は、部分的に形成されたソーラーセルに接合ボックス３７０（図３Ｃ）をインストールするのに使用される。インストールされた接合ボックス３７０は、形成されたソーラーセルに接続される外部の電気的コンポーネント、例えば、他のソーラーセル又は電力グリッドと、ステップ１３１の間に形成される内部の電気的接続箇所、例えば、クロスバー３５６の端との間のインターフェイスとして働く。一実施形態において、接合ボックス３７０は、１つ以上の接続箇所（例えば、図３Ｃの参照番号３７１、３７２）を含み、形成されたソーラーセルが容易に且つ系統的に他の外部装置に接続されて、発生された電力を配送できるようにする。例示的な接合ボックス取り付けモジュール２３８、及びそれを使用する方法が、参考としてここに援用する２００８年１月２５日に出願された米国プロビジョナル特許出願第６１／０２３，８１０号に詳細に説明されている。
【０１４１】
[0172]図１２Ａは、以下に述べる処理シーケンス１２８０を遂行するのに有用な接合ボックス取り付けモジュール２３８の１つ以上の実施形態を示す。図１２Ａは、接合ボックス取り付けモジュール２３８の斜視図で、このモジュール内に見られる通常のコンポーネントの幾つかを例示する。一般に、接合ボックス取り付けモジュール２３８は、主構造体１２００と、接着剤投与アセンブリ１２０２と、ポッティング投与アセンブリ４０３と、接合ボックスコンベヤアセンブリ１２０４と、ガントリーシステム１２０５と、ヘッドアセンブリ１２０６と、フラックス投与アセンブリ１２１２と、コンベヤシステム１２０１とを備えている。主構造体１２００は、一般に、処理シーケンス１２８０を遂行するのに使用される種々のコンポーネントを支持及び保持するように適応される支持トラス又は支持構造体１２０８を備えている。一実施形態において、コンベヤシステム１２０１は、接合ボックス取り付けモジュール２３８を通して複合ソーラーセル構造体３０４を移送し位置付けできるようにするために支持構造体１２０８に装着された複数の在来のコンベアベルト１２０１Ａを備えている。図１２Ａに示すように、ソーラーセルは、経路Ａｉをたどって接合ボックス取り付けモジュール２３８へ移送され、経路Ａｏをたどって接合ボックス取り付けモジュールを出ることができる。
【０１４２】
[0173]これも支持構造体１２０８によって支持されるガントリーシステム１２０５は、一般的に、構造上のコンポーネント１２０５Ｂと、コンベヤシステム１２０１に位置されたソーラーセル基板上にヘッドアセンブリ１２０６を移動し位置させるのに使用される自動ハードウェアとを備えている。ガントリーシステム１２０５は、ヘッドアセンブリ１２０６を複合ソーラーセル構造体３０４の上に制御可能に位置付けるように適応されるサーボモータ制御のベルト及びプーリーシステムのようなアクチュエータ１２０５Ａを含むことができる。
【０１４３】
[0174]接合ボックスコンベヤアセンブリ１２０４は、一般に、１つ以上の接合ボックスコンポーネント（例えば、接合ボックス３７０及び接合ボックス蓋（以下に述べる））をオペレータ又は自動供給装置１２０４Ａから受け取って、接合ボックス取り付けモジュール２３８の受け入れ領域１２１１へ自動的形態で配送するように構成される。１つ以上の接合ボックスコンポーネントが受け入れ領域１２１１に位置されると、ヘッドアセンブリ１２０６コンポーネントは、それらのコンポーネントを受け取り、除去し、次いで、コンベヤシステム１２０１に位置された複合ソーラーセル構造体３０４に載せる。一実施形態において、接合ボックスコンベヤアセンブリ１２０４は、供給装置１２０４Ａから接合ボックスコンポーネントのトレー１２１０を受け取って、そのトレーを、コンベアシステム１２０４Ｂを使用して受け取り領域１２１１へ移動する（経路“ＢＤ”）。在来のコンベアシステム１２０４Ｂは、一般的に、システムコントローラ２９０から送信されるコマンドの使用により、供給装置１２０４から受け取られるコンポーネントを移動し位置付けるように適応される。
【０１４４】
[0175]接着剤投与アセンブリ１２０２は、一般的に、高温溶融ＲＴＶ接着剤のような接着剤を接合ボックス取り付けモジュール２３８のある部分へ配送し、そこで、接合ボックス３７０のシール材受け入れ面に接着剤を配置できるように適応されるコンポーネントを備えている。一実施形態において、接着剤投与アセンブリ１２０２は、自動化されたものであり、在来の抵抗加熱要素及び加圧流体配送システムを使用して接着材を加熱し、次いで、投与するように適応される。加圧流体配送システムは、加圧ガス又は他の機械的な手段を使用して、加熱された接着剤を投与ヘッドアセンブリ１２０３Ａ及び接合ボックス３７０へ配送することができる。ソーラーセル製造コストは、重要な事柄であるから、接着材を自動的に正確に投与することで、デバイスの収率を改善し、形成されるデバイス当たりの人件費及び材料費を減少し、且つプロセス結果をより反復性のあるものにすることができる。
【０１４５】
[0176]フラックス投与アセンブリ１２１２は、一般的に、以下に述べるステップ１２９０中に半田材料の濡れを改善するためにクロスバス３５６の端及び接合ボックス３７０の電気的接続部にフラックス材料を配置することのできる接合ボックス取り付けモジュール２３８の一部分へフラックス材料を配送するよう適応されるコンポーネントを含む。
【０１４６】
[0177]ポッティング投与アセンブリ１２０３は、一般的に、ガントリーシステム１２０５の使用によって接合ボックス３７０及び複合ソーラーセル構造体３０４の上に正確に位置付けられた投与ノズル１２２７を使用して接合ボックス３７０の内部領域へ２部分ＲＴＶ材料のようなポッティング材料を配送するように適応されるコンポーネントを含む。一般的に、接合ボックス３７０の内部領域は、接合ボックス３７０が複合ソーラーセル構造体３０４にシール可能に装着された後に形成される。一実施形態において、ポッティング材料の２つの部分各々の望ましい量が、システムコントローラ２９０の使用により接合ボックス３７０の内部領域に同時に配送される。ポッティング材料は、一般的に、形成されたソーラーセルデバイスの使用寿命中にソーラーセルの活性領域及び接合ボックス３７０に見られる電気的接続を環境的攻撃から分離するのに使用される。ソーラーセル製造コストは、重要な事柄であるから、自動的にポッティング材料を正確に位置付け且つ制御して投与することで、デバイスの収率を改善し、形成されるデバイス当たりの人件費及び材料費を減少し、且つプロセス結果をより反復性のあるものにすることができる。
【０１４７】
[0178]ヘッドアセンブリ１２０６は、視覚システム１２２１、ロボットグリッパー１２２２、サーモードアセンブリ１２２３、蓋回収ロボット１２２６、及び投与ノズル１２２７を含む。上述したように、一実施形態において、ヘッドアセンブリ１２０６は、アクチュエータ１２０５Ａ及びシステムコントローラ２９０を使用してガントリーシステム１２０５の長さに沿って望ましい位置に位置付けることができる。一般的に、視覚システム１２２１及びシステムコントローラ２９０は、ヘッドアセンブリ１２０６を移動するためのガントリーシステム１２０５の能力（ｙ方向運動）及びソーラーセルを移動するためのコンベヤシステム１２０１の能力（ｘ方向運動）を使用して、視覚システム１２２１に見られるカメラを、ソーラーセルデバイスを横切ってスキャンさせることにより、形成されたソーラーセルデバイス３００の１つ以上の特徴部を見出すように適応される。視覚システム１２２１は、一般に、ソーラーセルデバイスをスキャニングすることにより、形成された複合ソーラーセル構造体３０４内に見られる特徴部の位置を突き止め、通信し及び記憶することのできるカメラ及び他の電子コンポーネントを含む。例えば、視覚システム１２２１は、クロスバス３５６の露出された端の位置及び複合ソーラーセル構造体３０４の背部ガラス基板３６１の開口を見出すのに使用することができる。
【０１４８】
[0179]ソーラーセルの望ましい特徴部が視覚システム１２２１により見つかると、ロボットグリッパー１２２２により受け取られた接合ボックス３７０を複合ソーラーセル構造体３０４に位置付けることができると共に、電気的接続を確実に行うことができる（以下に述べるステップ１２９０）。ロボットグリッパー１２２２は、一般的に、接合ボックス３７０を受け取り、保持し、位置付けるように適応される操作ロボット把持要素を備えている。
【０１４９】
[0180]サーモードアセンブリ１２２３は、一般的に、クロスバス３５６（図３Ｃ）の端と、接合ボックス３７０に見られる電気的接続部との間に良好な電気的接続部を形成するために熱を与えるのに使用される２つ以上のサーマル装置を備えている。動作中に、サーモードアセンブリ１２２３及びソーラーセル３００は、接合ボックス３７０の電気的接続部が、その電気的接続部及び／又はクロスバス３５６の端に見られる半田型材料を溶融して頑丈な電気的接続部を形成するに充分な熱を受け取ることができるように位置付けられる。
【０１５０】
[0181]蓋回収ロボット１２２６は、全ての電気的接続が行われて、ポッティング材料が接合ボックス３７０の内部領域内に位置された後に、接合ボックス蓋３７０Ａを受け入れ領域１２１１から受け入れて、それを接合ボックス３７０の上に位置付けるように設計される。蓋回収ロボット１２２６は、一般的に、１つ以上の真空エンドエフェクタ１２２６Ａを備え、これは、接合ボックス蓋３７０Ａを受け入れて保持し、接合ボックス３７０に形成された開口の上にそれを置いて、接合ボックス３７０に見られる電気的接続部にサーモードアセンブリ１２２３がアクセスできるように適応される。
【０１５１】
[0182]図１及び図１２Ａ−図１２Ｂを参照すれば、ステップ１３８において、処理シーケンス１２８０を使用して接合ボックス取り付けプロセスを完了させる。上述したように、本発明の実施形態は、形成されたソーラーセルを他のソーラーセルのような他の外部装置に容易に且つ系統的に接続して電力を発生できるように、ソーラーセルの接続箇所（１つ又は複数）を形成するための方法及び装置を包含することができる。図１２Ｂは、ソーラーセルデバイスへの電気的接続を形成するのに使用される複数のステップ（即ち、ステップ１２８２−１２９４）を含むプロセスシーケンス１２８０の一実施形態を例示する。図示されたプロセスシーケンス１２８０の構成、プロセスステップの数、及びプロセスステップの順序は、ここに述べる本発明の範囲を限定することを意図していない。
【０１５２】
[0183]プロセスシーケンス１２８０は、一般的に、ステップ１２８２で開始され、ここでは、１つ以上の接合ボックス３７０及び／又は１つ以上の接合ボックス蓋３７０Ａが、上述したコンベヤアセンブリ１２０４を使用して、接合ボックス取り付けモジュール２３８の受け入れ領域１２１１へ移動される。
【０１５３】
[0184]次のステップ即ちステップ１２８４では、接合ボックス３７０は、上述したプロセスシーケンス１００のステップ１３４及び／又は１３６を通して処理された複合ソーラーセル構造体３０４にインストールするように準備される。ステップ１２８４中に、高温溶融ＲＴＶ接着剤のような接着材が、接合ボックス３７０のシール剤受け入れ面に配置される。
【０１５４】
[0185]次のステップ即ちステップ１２８６では、ガントリーアセンブリ１２０５、ヘッドアセンブリ１２０６、コンベヤシステム１２０１及びシステムコントローラ２９０に関連して視覚システム１２２１を使用して、ソーラーセルをスキャンし、クロスバス３５６の端、及び背部ガラス基板に形成された開口を見つける。
【０１５５】
[0186]次のステップ即ちステップ１２８８では、コンベヤシステム１２０１に位置された複合ソーラーセル構造体３０４に接合ボックス３７０を配置して、シール剤受け入れ面に見られる接着材が、背部ガラス基板３６１に含まれた開口の周りにシールを形成できるようにする。一実施形態において、ステップ１２８８中に、接合ボックス３７０は、ロボットグリッパー１２２２によりアーム１２０７からピックアップされ、ステップ１２８６中に視覚システム１２２１によって受け取られた情報の使用によりクロスバス３５６の端及び開口の上に正確に配向され、位置付けられる。一実施形態において、ロボットグリッパー１２２２は、インストール中に背部ガラス基板３６１の表面に接合ボックス３７０及び接着材を押し付けるように適応される。
【０１５６】
[0187]次のステップ即ちステップ１２９０では、サーモードアセンブリ１２２３は、クロスバス３５６の端及び接合ボックス３７０の電気的接続部に熱を与えて良好な電気的接触を形成するように位置付けられる（Ｘ、Ｙ及びＺ方向）。
【０１５７】
[0188]次のステップ即ちステップ１２９２では、ヘッドアセンブリ１２０６に含まれた投与ノズル１２２７、ガントリーシステム１２０５、コンベヤシステム１２０１、及びシステムコントローラ２９０の使用により、接合ボックス３７０の内部領域に望ましい量のポッティング材料が充填される。ポリマー系材料のようなポッティング材料を一般的に使用し、ステップ１２９０中に形成されるソーラーセルの活性領域及び電気的接続部を、形成されたソーラーセルデバイスの寿命中に環境的攻撃から分離するのに使用される。
【０１５８】
[0189]最終的に、最後のステップ即ちステップ１２９４において、接合ボックス３７０に接合ボックス蓋を配置し、接合ボックスの内部領域を外部環境から更に分離できるようにする。このプロセスシーケンス１２８０の完了後に、ソーラーセルデバイスを装置テストモジュール２４０へ移行し、そこで、ステップ１４０を遂行することができる。
【０１５９】
[0190]例示的な接合ボックス取り付けモジュール２３８及びそれを使用する方法は、参考としてここに援用する２００８年１月２５日に出願された米国プロビジョナル特許出願第６１／０２３，８１０号［代理人管理番号ＡＰＰＭ１２９６１Ｌ］に詳細に説明されている。
【０１６０】
ソーラーシミュレータモジュールの設計及びプロセス
[0191]一実施形態において、デバイステストモジュール２４０は、形成された１つ以上のソーラーセルの出力を資格付け及びテストするのに使用されるソーラーシミュレータモジュール１３００を備えている。この構成では、光放射源（即ち、ランプ１３３０(１つ又は複数)）及び自動プローブ装置（即ち、プローブネスト１３０５）を使用して、接合ボックス３７０における接合ボックス端子３７１、３７２（図３Ｃ）との電気的接触をなすように適応される種々の自動コンポーネントの使用により、形成されたソーラーセル３００の出力を測定する。テスト中に、少なくとも部分的に形成されたソーラーセル３００が望ましい電気的特性（例えば、開路電圧、最大電力、短絡電流、効率）を有することを保証するために、ソーラーセル３００の活性領域（１つ又は複数）が、望ましい波長範囲内の既知の量の光エネルギーに露出される。ソーラーシミュレータモジュール１３００が、形成されたソーラーセル３００の測定出力特性に欠陥を検出した場合には、システムコントローラ２９０を使用して修正アクションをとるか、又はソーラーセルを廃棄することができる。形成されたデバイスの出力がユーザ定義要件を満足する場合には、背部ガラス基板３６１の表面がデバイスの実際に測定された電気的特性を表すラベルを受け取り、少なくとも部分的に形成されたソーラーセル３００がソーラーセル製造プロセスの次のステップへ進むことが許容される。本発明の１つの態様において、一度に複数のソーラーセルをテストすることができ、例えば、２つ又は４つのより小さなソーラーセルデバイスを形成するように区画化される２．２ｘ２．６メートル（例えば、Ｇｅｎ８．５）の形成されたソーラーセルデバイスをテストすることができる。図１３Ａ−１３Ｂは、ソーラーシミュレータモジュール１３００の複数の態様を示す。
【０１６１】
[0192]ソーラーセルシミュレータは、一般に、プローブネスト１３０５と、ランプ１３３０（１つ又は複数）と、ガントリー１３２０と、エンクロージャー１３１２とを備えている。１つの構成において、図１３Ａ−図１３Ｂに示すように、エンクロージャー１３１２は、ソーラーセル３００上で遂行されるテストプロセスのクオリティに漂遊光及び反射が影響しないように、ソーラーシミュレータモジュール１３００のテスト領域１３１３の周りに位置付けられる。この構成では、ソーラーセル３００は、例えば、図１３Ａ−図１３Ｂに示すページに入ったり出たりする方向に自動装置２８１を使用することにより、ソーラーシミュレータモジュール１３００のテスト領域１３１３に位置付けることができる。一実施形態において、テスト領域１３１３は、エンクロージャー１３１２の外部の光がテストプロセスに影響するのを防止するためにエンクロージャー１３１２の壁１３１４の１つに形成された開口１３１６の上に操作装置（例えば、リニアモータ、エアシリンダ）を使用して自動的に位置付けられる引っ込めることができるスクリーン１３１５により完全に包囲される（図１３）。この引っ込め可能なスクリーン１３１５は、光の均一性、輝度の一貫性、テストの反復性及びテストの信頼性を与えるために、ランプ１３３０（１つ又は複数）及び部分的ソーラーセル３００を包囲するテスト領域１３１３の一部分を形成する。
【０１６２】
[0193]一実施形態において、テスト領域１３１３は、ソーラーセル３００とランプ１３３０（１つ又は複数）との互いの間隔を約４．４から約６．５メートルにしながらもクラスＡの認可を得られるように最適化される。ランプ１３３０（１つ又は複数）により発生される光のほとんどをテストプロセス中にソーラーセル３００により受光できるように、エンクロージャー１３１２の壁１３１４を黒い色の材料（例えば、フェルト）と一線にすることができる。
【０１６３】
[0194]一実施形態において、ソーラーシミュレータモジュール１３００は、プローブネスト１３０５を備え、これは、一般的に、ソーラーシミュレータモジュール１３００の電気的コンポーネントをソーラーセルの接合ボックス３７０の接合ボックス端子３７１、３７２に接続するのに使用され、ソーラーシミュレータテストプロセス中にソーラーセル３００の電気的特性を測定できるようにする。プローブネスト１３０５は、一般に、４つの主要コンポーネントを含む。第１の要素は、自動装置２８１に位置された形成されたソーラーセル３００を受け入れて、その形成されたソーラーセルを既知の基準と整列させ、接合ボックス端子３７１、３７１の電気的接続箇所へ信頼性ある電気的接続を行えるようにする整列メカニズムである。第２の要素は、整列されたソーラーセル３００を受け入れて保持し、テストのためにランプ１３３０（１つ又は複数）に対して望ましい方向に能動的に位置付け、次いで、テスト後に自動装置２８１へ返送できるように使用されるガントリー１３２０又は自動ロボット要素である。第３の要素は、接合ボックス端子３７１、３７２の電気的接続箇所へ信頼性ある接続を行えるようにするプローブネスト１３０５である。最後に、ソーラーセル３００は、そのソーラーセルをソーラーシミュレータモジュール１３００の種々のコンポーネントに整列できるようにするところの基準面をなす１つ以上の要素を含むこともできる。一実施形態において、接合ボックス３７０は、プローブネスト１３０５のプローブ要素を確実に挿入できると共に、ソーラーセル３００をソーラーセルシミュレータ内に正確に位置及び保持できるように、ソーラーセルを整列するのに使用される基準参照を与える１つ以上の表面を備えている。動作中に、プローブネスト１３０５のコンポーネントは、接合ボックス端子３７１、３７２を探索及び探知すると共に、ソーラーセルの温度を感知して、温度の読みの正規化を与えるように使用される。測定が完了すると、プローブネスト１３０５が切断され、ソーラーセルが自動装置２８１へ戻され、そこで、ラベルが添付されるが、システムからパネルが除去される。
【０１６４】
[0195]１つの構成では、ソーラーシミュレータモジュール１３００は、ランプ１３３０（１つ又は複数）から光を受け取るように位置された参照セル１３１１も備えている。この参照セル１３３１は、ランプ１３３０（１つ又は複数）の出力を監視し制御するためにシステムコントローラ２９０によって使用される。
【０１６５】
[0196]ソーラーシミュレータ１３００の一実施形態において、ソーラーセル３００は、テストプロセス中にガントリー１３２０の使用により垂直に配向され、ランプ１３３０（１つ又は複数）からソーラーセル３００へ光が進む経路が実質的に水平となるようにする。水平の光経路は、ランプが切れたときにユーザがツールに登って電球を交換する必要がなく且つツールの全占有面積が減少されるので、修理性を改善すると考えられる。一実施形態において、ガントリー１３２０は、アーム１３２１、ロータリーアクチュエータ１３２３、参照セル１３１１及び基板支持要素１３２２を備えている。基板支持要素１３２２は、アーム１３２１に結合されて、テスト中に背部ガラス基板３６１の部分に接触及び保持するように適応される真空把持要素でよい。ロータリーアクチュエータ１３２３は、一般的に、ランプ１３３０（１つ又は複数）から送られる光を受け取るために在来の機械的アクチュエータ（図示せず）の使用により自動装置２８１（図１３Ａ）からソーラーセル３００を受け入れてそのソーラーセル３００を望ましい方向（例えば、図１３Ｂに示す垂直方向）に配向するように基板支持要素１３２２を位置付けする構成とされる。
【０１６６】
[0197]在来のテスト構成は、一般に、ランプがテスト中に２．２ｘ２．６メートルサイズのソーラーセル３００から＞６．５メートルとなることを要求すると考えられる。また、送られる光エネルギーの水平構成は、ソーラーセルをランプ１３３０（１つ又は複数）に容易に整列できるようにし、従って、ソーラーセルシミュレーションテストの結果が正確であることを保証する。
【０１６７】
[0198]一実施形態において、ソーラーシミュレータモジュール１３００は、一度に複数のソーラーセル３００の出力を同時にテストし記録するように設計される。それ故、ソーラーシミュレータモジュール１３００のガントリー１３２０の設計及びプローブネスト１３０５の設計は、各ソーラーセル３００の各接合ボックス３７０を同時に受け入れるよう構成される。従って、複数ソーラーセルテスト構成では、製造ライン２００は、大きなソーラーセルデバイスを形成することができ、これを、次いで、より小さなソーラーセルに区分化し、ユーザの介入なく自動的に、同時にテストすることができる。また、この設計は、一般的に、ソーラーシミュレータの信頼性、スループット及び効率を改善し、従って、ソーラーセル形成プロセスを改善する。
【０１６８】
[0199]また、一実施形態において、ソーラーシミュレータモジュール１３００は、テスト後に各テストされたソーラーセル３００にラベルを添付する自動ラベル装置も備えている。ラベルは、一般的に、形成された各セルに対する独特のシリアルナンバーと、ソーラーセルの電気的特性（例えば、開路電圧、最大電力、短絡電流、効率）と、関連安全情報とを含むことができる。
【０１６９】
[0200]品質保証の例が、参考としてここに援用する２００８年１月１０日に出願された米国プロビジョナル特許出願第６１／０２０，３０４号に開示されている。
【０１７０】
ソーラーパラメータテスターモジュールの設計及びプロセス
[0201]図１及び図２Ａを参照すれば、一実施形態において、処理シーケンス１００のステップ１４０は、部分的に形成されたソーラーセルデバイスの一部分上に形成される種々の領域又はテスト構造体をテストし分析するのに使用されるステップ１１１及び１２３のような複数のテスト及び分析ステップを含む。一般に、テスト構造体は、基板３０２に形成された層上又は層内に形成された領域又はスクライブされたエリアで、製造ライン２００で遂行されるプロセスに関する何らかの情報を与えるように設計される。ここに述べる実施形態の１つ以上に関連して使用できる形成されたテスト構造体１４０５の一実施例が図１４Ａに示されている。図１４Ａは、基板３０２上に堆積された層に形成された抵抗テスター構造体１４０５において背部接触層３５０の電気的特性を測定するのに使用される測定アセンブリ１４６１の概略断面図である。図１４Ｂは、本発明の一実施形態によるテスト構造体１４０５の上面図である。テスト構造体１４０５は、ＴＣＯ層３１０と、第１のｐ−ｉ−ｎ接合部３２０と、背部接触層３５０とを含み、これらは全て基板３０２上に堆積される。基板３０２上に形成されたソーラーセル３００の活性部分は、分離溝１４３１によりテスト構造体１４０５から分離される。分離溝１４３１は、基板３０２上に形成される他の活性ソーラーセルを形成する分離溝３８１Ａ−３８１Ｃ（図３Ｅ）を形成するのに使用される同じ材料除去プロセス又はスクライブプロセスを経て形成することができる。基板の１つ以上の領域上に形成されて、ソーラーセル形成プロセス資格付けする上で助けとなるように使用される他の形式のテスト構造体の例が、参考としてここに援用する２００８年４月７日に出願された米国プロビジョナル特許出願第６１／０４３，０６０に詳細に説明されている。
【０１７１】
[0202]図２Ａに示すように、ソーラーセル製造ライン２００は、ソーラーセル形成プロセスの異なる段階中にソーラーセルデバイスの種々の領域を自動的にテストし分析するのに使用されるソーラーパラメータテスト（ＳＰＴ）モジュール１４００を含むことができる。図２Ａは、ＳＰＴモジュール１４００を、該モジュールがソーラーセル製造ライン２００の自動ハードウェアに接続されないオフライン構成で例示しているが、この構成は、本発明の範囲を限定することを意図していない。更に、一実施形態において、ＳＰＴモジュール１４００は、ソーラーセル製造ライン２００の１つ以上の自動装置２８１（例えば、コンベヤ、基板ハンドリングロボット）に移送可能に接続され、ＳＰＴモジュール１４００がソーラーセルを受け取っておそらく製造ラインへ自動的に返送することができるようにする。一実施形態において、ＳＰＴモジュール１４００は、クリーニングモジュール２１０と処理モジュール２１２との間に位置された自動装置２８１から基板を自動的に受け取るように位置される。別の実施例において、ＳＰＴモジュール１４００は、スクライブモジュール２２０と品質保証モジュール２２２との間に位置された自動装置２８１から自動的に基板を受け取るように位置される。
【０１７２】
[0203]図１４Ｃは、以下に述べる処理シーケンス１４９０を遂行するのに有用なＳＰＴモジュール１４００の１つ以上の実施形態を示す。図１４Ｃは、システムコントローラ２９０と両方とも通信するテストアセンブリ１４１０及び自動アセンブリ１４２０を含む典型的なＳＰＴモジュール１４００の概略斜視図である。テストアセンブリ１４１０は、一般的に、システムコントローラ２９０から送られるコマンドを使用してＳＰＴモジュール１４００で行われる１つ以上のテストを遂行するのに使用される種々のコンポーネントを支持及び保持するように適応される支持トラス又は支持構造体１４１１を備えている。一実施形態において、テストアセンブリ１４１０は、一般的に、視覚システム１４４０と、ソーラーセル効率モジュール１４５０と、抵抗測定モジュール１４６０と、光源１４７０とを備え、これらは、システムコントローラ２９０と通信する。
【０１７３】
[0204]一実施形態において、図１４Ｃに示すように、手動で移動してＳＰＴモジュール１４００へ接続できる基板支持テーブル１４８０を使用してＳＰＴモジュール１４００へソーラーセルが移送され、基板（例えば、デバイス基板３０３）は、自動アセンブリ１４２０により受け取られ、次いで、テストすることができる。別の実施形態において、基板支持テーブル１４８０が自動装置２８１に置き換えられ、この自動装置は、ＳＰＴモジュール１４００をソーラーセル製造ライン２００の１つ以上の自動コンポーネントに接続して、システムコントローラ２９０から送られるコマンドを使用して各基板を自動的にハンドリングできるようにする。
【０１７４】
[0205]図１４Ｃを参照すれば、一実施形態において、自動化アセンブリ１４２０は、制御された自動形態でＳＰＴモジュール１４００内のソーラーセルデバイスを位置付けるのに使用される複数の在来の自動コンベヤローラー１４２１を有するコンベヤを備えている。別の実施形態において、自動コンベヤローラー１４２１は、デバイス基板３０３を支持し位置付けるのに使用される一連のベルトを備えている。
【０１７５】
[0206]また、自動アセンブリ１４２０は、基板整列及び／又はテストプロセスの間に基板面の接触及び磨滅が最小の状態でソーラーセルを支持、移動及び位置付けできるように自動アセンブリ１４２０内の支持構造体に装着される複数の摩擦なし支持要素１４２２を含むこともできる。１つの構成では、自動コンベヤローラー１４２１は、在来のアクチュエータアセンブリ（図示せず）によるローラー１４２１と摩擦なし支持要素１４２２との間の相対的な移動によりソーラーセルを摩擦なし支持要素１４２２に配置させ及び／又はそこから除去できるようにする可動構造体に装着される。摩擦なし支持要素１４２２は、複数の穴が形成された１つ以上のプレナム面を有するガス受け入れプレナムを含むことができる。動作中に、それらの穴は、ガス受け入れプレナムから、プレナム面上に配置される基板の表面へガス（例えば、空気、Ｎ２）を配送するように適応される。従って、これらの穴によって配送されたガスは、プレナム面上に基板を「摩擦なし」に支持するのに使用され、基板の表面に接触したりその表面を磨滅したりせずに基板を移動して整列できるようにする。また、摩擦なし支持要素１４２２の使用は、自動コンベヤベルトシステムを使用するのに比して基板の移動をより正確に制御できるようにする。というのは、整列中の大きな基板の頻繁な小さなＸ方向及びＹ方向移動が摩擦力によって影響されないからである。
【０１７６】
[0207]一実施形態において、自動アセンブリ１４２０は、ＳＰＴモジュール１４００内で基板を整列し、位置付け及び／又は移動するのに使用される種々の整列及び把持部材１４２３も有している。一実施形態において、自動アセンブリ１４２０は、処理中にソーラーセルを整列し、保持し及び／又は移動するのに使用される１つ以上の別々に移動可能な把持部材１４２３を備えている。一実施形態において、自動アセンブリ１４２０は、基板のエッジを自動アセンブリ１４２０内の既知の位置に整列させるのに使用される１つ以上の基準発見要素も備えている。
【０１７７】
[0208]一実施形態において、自動アセンブリ１４２０は、少なくとも部分的に形成されたソーラーセルの活性領域を、ＳＰＴモジュール１４００に見られる要素に正確に整列するのに使用される視覚システム１４４０も備えている。一般的に、視覚システム１４４０及びシステムコントローラ２９０は、視覚システム１４４０に見られる１つ以上のカメラに対してソーラーセルを移動することによってデバイス基板３０３上の１つ以上の特徴部を見出すように適応される。１つの構成において、形成されたソーラーセルは、Ｘ及びＹ方向の移動を許容する把持部材１４２３及び摩擦なし支持要素１４２２の使用により、視覚システム１４４０によってスキャニングされる。視覚システム１４４０は、一般的に、デバイス基板３０３上又はその中に形成された特徴部の位置を突き止め、通信し及び記憶することのできる少なくとも１つのカメラ及び他の電子コンポーネントを備えている。例えば、視覚システム１４４０は、基板３０２上に堆積された層に形成された種々の形成されたテスト構造体又は他のスクライブ特徴部（例えば、ステップ１０８、１１４及び１２０におけるレーザースクライブ）を見出すのに使用できる。ステップ１０２で受け取られる基板３０２の公差のために、スクライブマークの位置がガラス基板の１つ以上のエッジに対して変化し、その変化でソーラーセル形成プロセスのデバイス収率に影響が及ぶことになる。ソーラーセル上の望ましい特徴部が視覚システム１４４０により見出されると、デバイス基板３０３を望ましい位置に置くようにソーラーセルを位置付けし直すことができ、基板上に形成された１つ以上のテスト構造体に対して種々のテストステップを遂行できるようになる。
【０１７８】
[0209]一実施形態において、視覚システム１４４０及びシステムコントローラ２９０のソフトウェアは、テスト構造体１４０５に形成されたスクライブマークの不整列を監視し及び／又は特徴付けるのに使用される。一実施形態において、視覚システム１４４０は、オペレータが膜特性又はスクライブ線の不整列を特徴付けできるように、テスト構造体、例えば、テスト構造体１４０５を拡大及び表示するのに使用される。別の実施形態において、視覚システム１４４０及びシステムコントローラ２９０は、テスト構造体から受け取ったテスト結果を分析し、次いで、ソーラーセル３００の形成プロセス（１つ又は複数）に対して自動的に修正を行って、望ましくないプロセス結果を修正するのに使用される。
【０１７９】
[0210]図１４Ａ及び図１４Ｃを参照すれば、抵抗測定モジュール１４６０は、一般的に、分析されるべき種々のテスト構造体を探知するように適応される測定アセンブリ１４６１及び複数の接触ピン１４５１−１４５４を備えている。測定アセンブリ１４６１は、一般的に、２つ以上の接触ピンに接続された１つ以上の電圧源、２つ以上の接触ピンに接続された１つ以上の電流源、２つ以上の接触ピンに接続された１つ以上の電圧測定装置、及び／又はある接触ピンに接続された１つ以上の電流測定装置を含むことができる。一実施形態において、接触ピン１４５１−１４５４は、多数の異なる基板上のテスト構造体の種々の望ましい領域に何回も確実に接触するように設計された「ポゴ(po-go)」ピンのアレイである。一般的に、抵抗測定モジュール１４６０は、基板３０２に形成されたテスト構造体の望ましいピンに２つ以上の接触ピンを接触して配置できるように、１つ以上の方向に操作し位置付けることのできる接触ピン支持構造体を含む。一実施形態において、接触ピン支持構造体は、基板上に形成された各テスト構造体を一度に探知するように適応される複数の接触ピン（例えば、＞１００の接触ピン）を含む。
【０１８０】
[0211]ソーラーセル効率モジュール１４５０は、一般的に、光源１４７０を使用して、部分的に形成されたソーラーセルの性能を特徴付けるのに使用できる１つ以上のコンポーネントを含む。一実施形態において、図１４Ｃに示すように、光源１４７０は、抵抗測定モジュール１４６０が探知を行うように適応される側とは反対の基板の側に位置付けられる。ソーラーセル効率モジュール１４５０は、一般的に、抵抗測定モジュール１４６０に含まれた接触ピン及び光源１４７０に関連して使用されて、部分的に形成されたソーラーセルデバイスの電気的特徴を特徴付ける自動アセンブリである。
【０１８１】
[0212]一実施形態において、ＳＰＴモジュール１４００は、傾向及び／又は他の基板処理情報を後日に再検討し分析できるように、テストされた基板ごとにモジュールに収集されたデータを識別しログするのに使用されるバーコードリーダーのような基板識別装置を備えている。収集されたテストデータ及びバーコード情報は、システムコントローラ２９０に含まれた１つ以上の記憶装置に形成されてそこに含まれたソフトウェアにより管理される１つ以上のデータベースに記憶され及びそこから検索することができる。
【０１８２】
[0213]図１、図１４Ａ及び図１４Ｃを参照すれば、ステップ１１１又は１２３の１つ又は全部において、一連のサブシーケンスステップ又は処理シーケンス１４９０を使用して、ソーラーセルテストプロセスが完了される。図１４Ｄは、ソーラーセル形成プロセスの態様をテストするのに使用される複数のステップ（即ち、ステップ１４９１−１４９７）を含むプロセスシーケンス１４９０の一実施形態を例示する。ここに示すプロセスシーケンス１４９０における処理シーケンスの構成、処理ステップの数、及び処理ステップの順序は、ここに述べる本発明の範囲を限定することを意図していない。
【０１８３】
[0214]プロセスシーケンス１４９０は、一般的に、ステップ１４９１で開始され、ここで、１つ以上のソーラーセル、以下、基板という、がロボット装置の使用によりＳＰＴモジュール１４００の入口へ移動され、自動コンベヤローラー１４２１は、ソーラーセルを受け取って位置付けすることができる。また、自動コンベアローラー１４２１は、ステップ１０２−１３０の１つ以上をたどって処理された複数の基板を受け取るように適応されてもよい。基板の移動は、システムコントローラ２９０から自動コンベヤローラー１４２１に結合された１つ以上の駆動メカニズムへ送信されるコマンドによって制御することができる。
【０１８４】
[0215]次のステップ即ちステップ１４９２では、先導エッジおおよそ停止アセンブリに含まれた可動ハード停止要素及び光学的センサ及び／又は位置センサの使用により基板の先導エッジが感知されるまで、自動コンベヤローラー１４２１に沿って基板が移動される。先導エッジは、一般的に、運動方向“Ａｉｏ”（図１４Ｃ）に垂直なソーラーセルのエッジである。
【０１８５】
[0216]次のステップ即ちステップ１４９３では、基板が、複数の摩擦なし支持要素１４２２に形成された複数の穴を通して流れるガスにより生成されるガスクッションへと下げられる。基板は、自動コンベヤローラー１４２１を上げ下げする１つ以上のアクチュエータの使用によりガスクッションへと下げられる。基板は、ガスクッション上に位置されると、１つ以上の把持要素１４２３の使用により基準要素に整列される。一実施形態において、１つ以上の把持要素１４２３におけるサーボが、ＳＰＴモジュール１４００内の望ましい位置にソーラーセルを位置付けるように制御される。把持要素１４２３のサーボ制御は、次のステップにおいて視覚システム１４４０を使用して微調整又は修正を行えるように、基板をＸ及びＹ方向に位置付けることができる。
【０１８６】
[0217]次のステップ即ち１４９４では、基板上に形成された特徴部とＳＰＴモジュール１４００の自動コンポーネントとの間に正確な場所及び整列が達成される。一実施形態において、スクライブ線のＸ方向、Ｙ方向及び角度的整列が、ＳＰＴモジュール１４００における自動コンポーネントに対して整列される。基板のＸ方向、Ｙ方向、及び角度的整列は、視覚システム１４４０により収集されるデータと、システムコントローラ２９０によりサーボ制御把持要素１４２３へ送信される制御信号とを使用することにより、調整できる。視覚システム１４４０は、一般的に、自動アセンブリ１４２０の１つ以上のコンポーネントを使用してソーラーセルデバイスが移動されるときに、形成されたソーラーセル基板内に見られる特徴部の位置を突き止め、通信し、記憶することのできる少なくとも１つのカメラ及び他の電子的コンポーネントを含む。上述したように、ガラス基板の公差のために、スクライブマークの位置が変化して、ソーラーセル形成プロセスのデバイス収率に影響することがある。
【０１８７】
[0218]次のステップ即ちステップ１４９５では、ソーラーセルが整列されると、基板は、１つ以上の把持要素１４２３の使用により確実に保持される。把持要素１４２３が基板の一部分を把持すると、他の冗長の把持要素１４２３は、ソーラーセルから解離されてもよい。１つ以上の把持要素１４２３は、一般的に、ステップ１２６の間にエッジ削除モジュール２２６によりきれいにされたソーラーセルのエッジの領域のような、ソーラーセルの１つ以上の非活性領域を把持するように適応される。一実施形態において、視覚システム１４４０は、ソーラーセルがまだ望ましい整列状態にあることを保証するために、把持要素１４２３が基板の一部分を把持した後にソーラーセルの位置を再チェックするのに使用される。
【０１８８】
[0219]次のステップ即ちステップ１４９６では、抵抗測定モジュール１４６０、ソーラーセル効率モジュール１４５０、視覚システム１４４０、及び／又は光源１４７０の使用により、１つ以上のテスト構造体が探知され分析される。
【０１８９】
[0220]次のステップ即ちステップ１４９７では、基板に対してステップ１４９１−１４９６が完了した後に、把持要素１４２３は、ソーラーセルを解放し、自動コンベヤローラー１４２１は、摩擦なし支持要素１４２２から基板を受け取るために上げられる。自動コンベヤローラー１４２１により基板が受け取られた後に、摩擦なし支持要素１４２２へ流れるガスが遮断され、自動コンベヤローラー１４２１は、ＳＰＴモジュール１４００から基板を出して、製造ライン２００へ戻す。基板の移動は、システムコントローラ２９０から、自動コンベヤローラー１４２１に結合された１つ以上の駆動メカニズムへ送信されるコマンドにより、制御することができる。
【０１９０】
別のシステム計測及び分析コンポーネント
[0221]上述したソーラーシミュレータモジュール１３００及び／又はＳＰＴモジュール１４００との組合せにおいて、デバイステストモジュール２４０は、製造ライン２００を制御するのに使用できる他のデータ収集及び分析技術も含むことができる。一実施形態において、デバイステストモジュール２４０は、光電池スタックの全ての材料に対する量子効率、粒子、シート抵抗（Ｒｓ）、材料の組成、堆積膜の厚み、プロフィールの測定、ＦＴＩＲ、ＳＥＭ、ＴＥＭ、ドーピング濃度、粒子構造、熱測定、光化学測定、光学的機械的ストレス測定、欠陥密度、電気化学的測定、電気的／ホール効果測定、及び光導電率を測定することのできるモジュールを備えてもよい。光電池セルを形成するのに使用される製造プロセスを特徴付けるための計測の使用は、処理シーケンスのサイクルタイム、システム利用性、デバイス収率、及び効率を改善するのに有用である。
【０１９１】
[0222]一実施形態において、有用な光電池セル製造ラインを創造するために、工場を稼働し且つ工場データ収集のための計測を実行するソフトウェアが提供される。各プロセスステップの後に計測ツールを使用して、ＰＶセルの製造についての態様及び状態を測定し、工場の最終的な結果がソーラーセルとなるようにする。種々の計測プロセスステップをオンラインで（プロセスシーケンスフロー内で）又はオフラインで（基板をプロセスフローから取り出して）遂行することができる。
【０１９２】
[0223]ソーラーセル製造ライン２００の一実施形態において、１つ以上の光学的像形成技術を使用して、ソーラーセル形成プロセス性能、形成されたソーラーセルの欠陥、粒子、又は他の重要なプロセスパラメータを特徴付ける。１つの態様では、種々の光学的技術、例えば、暗フィールド光学的像形成、明フィールド光学的像形成、Ｘ線分光技術、及びＩＲ放射測定を使用して、処理シーケンス１００全体を通じて種々の段階で１つ以上の基板の特性を特徴付ける。光学的測定技術は、一般に、１つ以上の放射源を基板に投射し、基板の全面又はある領域からの光の散乱、透過、反射及び／又は吸収を測定することを含むことができる。一実施形態において、ファクトリーオートメーションシステムは、複数の処理された基板の種々の光学的測定結果を記憶し、それらを他の基板と比較して、ソーラーセル製造ライン２００の１つ以上の要素、例えば、ロボット、堆積チャンバー（１つ又は複数）及びスクライブモジュールにおける傾向又は問題を見出すことができる。光学的測定技術は、プロセスシーケンスの種々の段階で遂行されてもよく、また、処理問題を分析して廃棄物を減少し、デバイス収率を改善し、且つソーラーセル性能を改善する上で助けとなるように使用することができる。
【０１９３】
[0224]一実施形態において、スクライブモジュール（例えば、スクライブモジュール２０８、２１４及び２２０）の１つ以上が光学的測定技術を利用して、これら材料除去プロセスの有効性を特徴付ける。これらの技術は、レーザー光源を使用して基板の表面から材料を切除するときに特に有効である。というのは、処理された全ての基板に対して結果が同様となるよう保証するために、材料を切除するのに使用される光の透過及び散乱を測定して特徴付けることができるからである。図１６は、スクライブモジュール２０８、２１４及び２２０のようなスクライブモジュールの一部分の斜視図で、ここで遂行されるスクライブプロセスを制御するのに有用な光学的検査ハードウェアアセンブリ１６２０の一実施形態を示す。この光学的検査ハードウェアアセンブリ１６２０は、レーザー光源１６１０によって発生されてデバイス基板３０３を透過する光１６１１の輝度を監視して、システムコントローラ２９０の使用によりスクライブプロセス中に輝度の変動を測定し分析できるように位置された透過光センサ１６２１（例えば、光導電性型センサ）を含むことができる。一実施例において、図１６に示すように、スクライブプロセスを使用して、背部接触層３５０に分離溝３８１Ｃ（図３Ｅ）を形成することができる。従って、センサ１６２１からの検出信号を使用して、スクライブプロセスの結果が望ましい範囲内にあることを保証することができ、さもなければ、レーザー光源１６１０の出力を調整して、スクライブプロセス中の電力の変動を修正することができる。別の実施形態において、１つ以上の散乱光センサ（例えば、センサ１６２２及び１６２３）を使用して、レーザー光源１６１０からの光１６１１の散乱を測定し、プロセスの有効性を更に理解する。システムコントローラ２９０により収集されたデータを記憶し及び／又は更に分析することができる。
【０１９４】
[0225]クリーニングモジュール（例えば、クリーニングモジュール２０６、２１０及び２３０）の一実施形態において、使用されたすすぎ水又は使用されたクリーニング溶液に１つ以上のセンサを配置して基板の清潔さ及び／又はプロセスの終了点を監視する。この構成では、１つ以上の導電率、液体光学的粒子測定技術、ｐＨ、ＯＲＰ、又は他の同様の技術を使用して、１つ以上のチャンバーからの廃液を監視し、処理されている基板の状態又はプロセスチャンバーの「清潔さ」を理解する。
【０１９５】
支持取り付けモジュールの設計及びプロセス
[0226]図１５は、１つ以上の支持要素が、表面、例えば、背面に取り付けられた複合ソーラーセル構造体３０４の一実施形態を例示する。製造ライン２００の一実施形態において、１つ以上の細長い支持部材１５２０が複合ソーラーセル構造体３０４の表面に付着される。一般的に、細長い支持部材１５２０は、典型的な環境負荷条件のもとでソーラーパネルを支持するための断面形状を有するが、通常の動作中にソーラーセルが経験する最大ストレスを最小にするに充分なほど柔軟である。また、細長い支持部材１５２０は、風の上方負荷のような著しい環境負荷に耐えるが、ソーラーパネルにおけるストレス集中を最小にするに充分なほど柔軟に保たれる強力な柔軟なのり又は両面テープによりソーラーパネルに接合又は接着することもできる。支持部材は、耐腐食性を与えるために１つ以上の被覆を有してもよい。ここに述べるソーラーパネル又はソーラーセルは、サイズが変化してもよく、また、受光面の面積が２．２メートルｘ２．６メートルの大きさのものでよい。
【０１９６】
[0227]図１５Ａは、ソーラーパネル装着構成体１５００の一実施形態の斜視図である。この構成では、細長い支持部材１５２０が支持ブラケット１５１５を経て横断支持ビーム１５０５に取り付けられる。複合ソーラーセル構造体３０４は、この複合ソーラーセル構造体３０４の非受光面の長さに沿って細長い支持部材１５２０に接合される。更に、複合ソーラーセル構造体３０４は、端ブラケット１５３０を経て複合ソーラーセル構造体３０４のエッジにおいて保持されてもよい。この実施形態において、複合ソーラーセル構造体３０４の長さに及ぶ２つの細長い支持部材１５２０が示されているが、他の実施形態において、複合ソーラーセル構造体３０４の長さに及ぶいかなる数の細長い支持部材１５２０が含まれてもよい。複合ソーラーセル構造体３０４及び接合された細長い部材を備えた構造体の例が、両方とも参考としてここに援用する２００８年３月１４日に出願された米国プロビジョナル特許出願第６１／０３６，６９１号［代理人管理番号ＡＰＰＭ／０１３１７７Ｌ０２］、及び２００８年２月１４日に出願された米国プロビジョナル特許出願第６１／０２８，７９５号［代理人管理番号ＡＰＰＭ／０１３１７７Ｌ］に開示されている。
【０１９７】
[0228]図１５Ｂは、細長い支持部材１５２０をソーラーセルの表面に自動的又は半自動的に接合するのに使用できる支持構造体取り付けモジュール２４１の平面図である。この支持構造体取り付けモジュール２４１は、一般に、クリーニング領域１５６０、乾燥領域１５７０、レール取り付け領域１５８０、及び取り付け区分１５９０を備え、これらは、全て、自動システム１５５０の使用により移送可能に接続される。一般的に、支持構造体取り付けモジュール２４１は、デバイステストモジュール２４０に接続された自動装置２８１から複合ソーラーセル構造体３０４を受け取り、支持構造体取り付けプロセス（ステップ１４１）を遂行し、次いで、その構造体を、経路Ａｉ及びＡｏをたどってアンロードモジュール２４２へ配送するように位置付けられる。
【０１９８】
[0229]自動システム１５５０は、一般に、支持構造体取り付けモジュール２４１の種々の区分を通してソーラーセルを支持し移送するのに使用されるコンベヤシステムである。一実施例において、図１５Ｂに示すように、自動システム１５５０は、システムコントローラ２９０から送信されるコマンドによって制御される一連の操作コンベヤベルト１５５５を備えている。一実施形態において、自動システム１５５０のコンポーネントは、ここに述べる自動装置２８１の場合と同様である。
【０１９９】
[0230]支持構造体取り付けプロセスの第１ステップでは、クリーニングモジュール１５６０が背部ガラス基板３６１に対して１つ以上のクリーニング及び準備プロセスを遂行するように適応され、細長い支持部材１５２０をその後のステップにおいてしっかり確実に取り付けできるようにする。クリーニング及び準備プロセスは、背部ガラス基板３６１をクリーニング流体ですすぐこと、表面をガスパージして粒子を取り除くこと、及び／又はソーラーセルの表面と細長い支持部材１５２０との間に接合部を形成又は促進する上で助けとなるように使用できるプライマー又は他の材料（例えば、のり）を塗布することを含んでもよい。一実施形態において、クリーニング流体又はプライマー材料は、１つ以上の供給源容器１５６１からノズル１５６２を通して複合ソーラーセル構造体３０４の表面へ配送される。
【０２００】
[0231]次のステップでは、複合ソーラーセル構造体３０４が乾燥領域１５７０へ移送され、ここで、複合ソーラーセル構造体３０４が乾燥されて、ボンディングプロセスに影響し得る汚染物を除去する。一実施形態において、乾燥領域１５７０は、フード１５７３及び排気装置１５７２（例えば、ファン）を備え、これらは、クリーニング溶液成分の蒸発を促進することにより基板の表面を乾燥させ、及び／又はクリーニングプロセス中に配送されたプライマー又は他の化学物質から発生する蒸気を収集するように適応される。
【０２０１】
[0232]次のステップでは、複合ソーラーセル構造体３０４がレール取り付け領域１５８０へ移送され、ここで、細長い支持部材１５２０が、ロボット装置１５８１の使用により複合ソーラーセル構造体３０４に置かれる。このロボット装置１５８１は、受け取り領域（図示せず）から細長い支持部材１５２０を受け取ってその細長い支持部材１５２０を複合ソーラーセル構造体３０４の望ましい領域に置くように位置された在来のロボット装置でよい。一実施形態において、細長い支持部材１５２０を複合ソーラーセル構造体３０４に置く前に、ロボット装置１５８１によって複合ソーラーセル構造体３０４の表面に置かれた細長い支持部材１５２０の接合面に、ある量ののり又はテープ状物質が付着される。
【０２０２】
[0233]次のステップでは、複合ソーラーセル構造体３０４が取り付け区分１５９０を通して移送され、ここで、細長い支持部材１５２０が、１つ以上の自動ローラー１５９１の使用により、自動システム１５５０に支持された複合ソーラーセル構造体３０４の表面に押し付けられる。一実施形態において、細長い支持部材１５２０を複合ソーラーセル構造体３０４に接合するのに使用される要素が接触することを保証するために、一対の自動ローラー１５９１が、一般的に、細長い支持部材１５２０及び複合ソーラーセル構造体３０４に望ましい負荷を与えるように加重される。別の実施形態において、アクチュエータ（図示せず）により一対の自動ローラー１５９１によって加えられる力と、自動システム１５５０のコンポーネントにより自動ローラー１５９１を通して複合ソーラーセル構造体３０４が送られる速度がシステムコントローラ２９０により制御される。次いで、複合ソーラーセル構造体３０４を、自動システム１５５０のコンポーネントの１つ以上を使用してアンロードモジュール２４２へ移送することができる。
【０２０３】
自動化及び環境制御
[0234]製造ライン２００（図２Ａ−図２Ｃ）の１つの態様は、「生」の未処理基板を受け取って、複数の自動プロセスを遂行し、完全な機能の、テストされたソーラーセルデバイスを形成し、次いで、これをエンドユーザへ出荷することのできるシステムの能力である。ソーラーセル基板を種々の処理ステーションへ移動するために、複数のロボット、コンベヤ、及び他の自動装置を使用して、製造ライン２００を通る各基板の流れを制御する。一実施例において、製造ライン２００は、システムを通るプロセスの流れが、一般的に、図２Ａに示す流路“Ｐ”をたどるか、又は図２Ｂ−図２Ｃに示す流路Ｐ１−Ｐ１８をたどるように構成される。一般的に、製造ライン２００を通る種々の基板の大量の移動が、複数の自動装置２８１の使用により遂行され、これら自動装置は、システムコントローラ２９０により送信されたコマンドの使用により、処理モジュール（例えば、参照番号２０２、２０６、２０８、２１０、２１２、２１８、等）の１つ以上により受け取られ又はその中に位置されるように基板３０２を移動し位置付けるように適応される。自動装置２８１は、一般的に、基板を移動し位置付けるように適応されるロボット装置又はコンベヤを含むことができる。一実施例において、自動装置２８１は、所望の通りに基板を移動し位置付けるように構成された一連の在来の基板コンベヤ（例えば、ローラー型コンベヤ）及び／又はロボット装置（例えば、６軸ロボット、ＳＣＡＲＡロボット）である。ロボットのような、ソーラーセル製造ラインに使用できる二重アームエンドエフェクタの一例が、参考としてここに援用する米国特許出願第１１／４２１，７９３号に詳細に説明されている。また、一実施形態において、１つ以上の自動装置２８１は、所望の処理チャンバーの上流にある基板を、移動が阻止される基板を越えて、製造ライン内の所望の位置へ配送できるようにするために使用される１つ以上の基板リフトコンポーネント又は可動橋コンベヤも含む。このように、種々の処理チャンバーへの基板の移動は、別の処理チャンバー位置への配送を待機している他の基板によって妨げられることはない。
【０２０４】
[0235]図１、図２Ａ及び図６を参照すれば、ソーラーセル製造ライン２００の一実施形態において、ソーラーセル製造ライン２００を通る基板の流れにバッファ容量を与えるために１つ以上のアキュムレータ２１１が挿入される。このアキュムレータ２１１は、一般に、自動装置２８１により回収されるように基板を支持することのできる複数の基板支持体を有している。図２Ａに示すように、一実施形態において、ソーラーセル製造ライン２００は、処理モジュール２１２に見られる１つ以上のクラスターツール２１２Ａ−２１２Ｄの前に位置付けられた少なくとも１つのアキュムレータ２１１（例えば、図２Ａには２つのアキュムレータ２１１Ａが示されている）を有する。ソーラーセルの製造中には、１つ以上のクラスターツール２１２Ａ−２１２Ｄが供給準備された基板を有するよう保証するためにアキュムレータ２１１Ａに２つ以上の基板をロードし、且つクラスターツール２１２Ａ−２１２Ｄの１つ以上が休止した場合に上流プロセスから到来する基板を保管できる収集エリアを設けることが一般的に望まれる。
【０２０５】
[0236]一実施形態において、ソーラーセル製造ライン２００は、処理モジュール２１２の後に位置された少なくとも１つのアキュムレータ２１１を有する。製造中に、アキュムレータ２１１Ｂは、処理モジュール２１２を出る基板を受け取り、基板に冷却の時間を許容し、供給準備された基板を背部接触部堆積チャンバー２１８へ送り、及び／又は背部接触部堆積チャンバー２１８が休止した場合に処理モジュール２１２から到来する基板を保管できる収集エリアを与える。一実施形態において、上述したように、相互接続部形成ステップ１１４の結果が反復性となるよう保証するためにアキュムレータ２１１Ｂを出る基板の温度を監視し及び／又はそれを能動的に制御することが一般的に望まれる。１つの態様において、アキュムレータ２１１Ｂを出るか又はスクライブモジュール２１４に到着する基板の温度が約２０℃から約２５℃の範囲の温度となるよう保証することが望まれる。一実施形態において、基板の温度を約２５±０．５℃に制御することが望まれる。一実施形態において、アキュムレータ２１１Ｂは、少なくとも約８０枚の基板を保持するように構成される。ソーラーセル製造ライン２００の通常の動作中に、アキュムレータ２１１Ｂは、下流のモジュールが保守作業のために休止する場合のバッファ容量としてそのスペースの約半分を空にしておくことができる。
【０２０６】
[0237]一実施形態において、ソーラーセル製造ライン２００は、スクライブモジュール２１４（１つ又は複数）の後に位置された少なくとも１つのアキュムレータ２１１を有する。製造中に、アキュムレータ２１１Ｃは、供給準備のできた基板を接触部堆積チャンバー２１８へ送り、及び／又は接触部堆積チャンバー２１８が休止するか又はスクライブモジュール２１４（１つ又は複数）のスループットに遅れをとる場合に処理モジュール２１２から到来する基板を保管できる収集エリアを与えるように使用される。一実施形態において、背部接触部形成ステップ１２０の結果が反復性となるよう保証するためにアキュムレータ２１１Ｃを出る基板の温度を監視し及び／又はそれを能動的に制御することが一般的に望まれる。１つの態様において、アキュムレータ２１１Ｃを出るか又は接触部堆積チャンバー２１８に到着する基板の温度が約２０℃から約２６℃の範囲の温度となるよう保証することが望まれる。一実施形態において、基板の温度を約２５±０．５℃に制御することが望まれる。一実施形態において、少なくとも約８０枚の基板を保持できる１つ以上のアキュムレータ２１１Ｃを位置させることが望まれる。
【０２０７】
[0238]一実施形態において、ソーラーセル製造ライン２００は、処理モジュール２１８の後に位置された少なくとも１つのアキュムレータ２１１を有する。製造中に、アキュムレータ２１１Ｄは、供給準備のできた基板をスクライブモジュール２２０へ送り、及び／又はスクライブモジュール２２０が休止するか又は処理モジュール２１８のスループットに遅れをとる場合に処理モジュール２１８から到来する基板を保管できる収集エリアを与えるように使用される。一実施形態において、背部接触部形成ステップ１２０の結果が反復性となるよう保証するためにアキュムレータ２１１Ｄを出る基板の温度を監視し及び／又はそれを能動的に制御することが一般的に望まれる。１つの態様において、アキュムレータ２１１Ｄを出るか又はスクライブモジュール２２０に到着する基板の温度が約２０℃から約２６℃の範囲の温度となるよう保証することが望まれる。一実施形態において、基板の温度を約２５±０．５℃に制御することが望まれる。一実施形態において、少なくとも約８０枚の基板を保持できる１つ以上のアキュムレータ２１１Ｃを位置させることが望まれる。
【０２０８】
制御システムの設計
[0239]本発明の実施形態は、ソーラーセル製造プロセスシーケンス内で、基板、材料の流れ、及び処理チャンバーの割り当てを制御することのできる１つ以上のコントローラを含む自動システムを提供することもできる。また、自動システムは、このシステムにおいて形成される各完成デバイスの特性をリアルタイムで制御し調整するのにも使用できる。また、自動システムは、システムの始動及び修理を制御して、基板の廃棄を減少し、デバイス収率を改善し、基板を製造する時間を改善するのにも使用できる。
【０２０９】
[0240]図７は、システムコントローラ２９０内に含み得る種々の制御特徴の一実施形態の概略図である。一実施形態において、システムコントローラ２９０は、基板処理の戦略的態様を取り扱い、ひいては、システムの種々の部分への又は種々の部分を通しての基板の発送及び種々の保守作業のスケジュールを制御できるファクトリーオートメーションシステム（ＦＡＳ）２９１を備えている。従って、ＦＡＳは、制御アーキテクチャーにおける多数のコンポーネント、例えば、材料ハンドリング／制御システム（ＭＨＳ）２９５、企業リソース（ＥＲＰ）システム２９２、予防的保守（ＰＭ）管理システム２９３、及びデータ取得システム２９４を制御し、それらから情報を受け取ることができる。ＦＡＳ２９１は、一般的に、工場の完全な制御及び監視、フィードバック制御の使用、フィードフォワード制御、自動プロセス制御（ＡＰＣ）、及び統計学的プロセス制御（ＳＰＣ）技術を、工場の収率を改善するための他の連続的な改善技術と共に提供する。
【０２１０】
[0241]ＭＨＳシステム２９５は、一般に、システムを通る１つ以上の基板の移動を制御するために、システム内の種々のモジュールの実際の移動及びインターフェイスを制御する。ＭＨＳシステム２９５は、一般に、ソーラーセル製造ライン２００において遂行される処理の種々のより小さな態様の移動及び制御が各々課せられた複数のプログラム可能なロジックコントローラ（ＰＬＣ）とインターフェイスする。ＭＨＳ及びＦＡＳシステムは、フィードフォワード又は他の自動制御ロジックを使用して、システムを通る基板の系統的な移動を制御し取り扱うことができる。ソーラーセルの製造コストが一般的に問題であるから、製造ラインの資本コストを最小にすることが、多くの場合に、対処する必要のある重要な課題となる。それ故、一実施形態において、ＭＨＳシステム２９５は、低廉なプログラム可能なロジックコントローラ（ＰＬＣ）のネットワークを使用して、低レベル制御タスクを遂行し、例えば、自動装置２８１の１つ以上を制御したり、製造ライン２００に含まれたモジュール２９６（例えば、接合ボックス取り付けモジュール２３８、オートクレーブモジュール２３６）の１つ以上を制御したりする。この装置構成を使用することも、効果がある。というのは、ＰＬＣは、一般的に、非常に信頼性があり、アップグレードし易いからである。一実施例において、ＭＨＳシステム２９５は、このＭＨＳシステムから送信され且つＰＬＣ型装置でもよいスーパーバイザーコントローラ２９７を通して配送されるコマンドを使用するっことにより、自動装置２８１のグループまたはゾーン２９８を通る基板の移動を制御するように適応される。
【０２１１】
[0242]ＥＲＰシステム２９２は、ソーラーセルデバイスの製造中に生じる種々の金融的及び支援型ファンクションを取り扱う。製造シーケンス内の望ましい時間に各モジュールを使用できるようにすることを保証するために、ＥＲＰシステム２９２を使用することができる。ＥＲＰシステム２９２は、製造ラインにおける種々の現在及び近い将来の支援型問題を制御し、ユーザに忠告することができる。一実施形態において、ＥＲＰシステム２９２は、製造シーケンス内で使用される種々の消耗材料を予想し発注する能力を有する。また、ＥＲＰシステム２９２は、システムのスループットを再検討し、分析し、制御して、形成されるデバイスの利幅を改善するように使用することもできる。一実施形態において、ＥＲＰシステム２９２は、消耗材料、予備、及び他の材料を発注し且つそれに関する問題の管理を制御するためにＳＡＰと一体化される。
【０２１２】
[0243]（ＰＭ）管理システム２９３は、一般的に、保守作業を遂行するためにシステムの種々の要素をスケジュールし且つ休止状態にするのを制御するように使用される。従って、ＰＭ管理システム２９３は、製造ライン又は製造ラインのバッチの休止時間を最小にできるよう保証するために、製造ラインにおいて隣接モジュールで遂行される保守作業を整合するのに使用できる。一実施例において、いずれかのコンポーネントが稼働状態から別々に取り除かれるときに両部分の不必要な休止時間を短縮するためにクラスターツール２１２Ｂ及びそれに関連した入口側自動装置２８１を休止させることが望ましいことがある。ＰＭ管理システム２９３及びＥＲＰシステム２９２は、一般的に、予防的保守作業を遂行する準備ができたときに全ての予備部品及び他の消耗要素が発注されて保守要員を待つように保証するために、一緒に機能することができる。
【０２１３】
[0244]一実施形態において、ＦＡＳ２９１は、データ取得システム２９４にも結合され、これは、各々の処理ツールから受け取られる種々のプロセスデータ、インライン計測データ、オフライン計測データ、及び基板に対して遂行されているプロセスが反復性のあるもので且つ仕様内にあることを保証するのに有用な他の指示子を受け取り、記憶し、分析し、及び報告するように適応される。また、プロセスのサイクルタイム、システム又はチャンバー利用性、デバイス収率及び効率を改善するために、内部入力／センサから又は外部ソース（例えば、外部システム(ＥＲＰ、リモートソース)）から収集される入力及び出力データは、分析されて、ソーラーセル製造ラインの所望のエリアへ配布され、及び／又はプロセスシーケンスの種々のエリアにおいて積算される。一実施形態において、光電池セル製造施設を制御するためのファクトリオートメーションソフトウェアが使用される。このオートメーションは、ＷＩＰデータ記憶及び分析、シリアルナンバー追跡及びデータ記憶を与える。また、このソフトウェアは、収率を改善するためにデータマイニングを遂行すると共に、会社のＥＲＰとリンクして、予測、ＷＩＰプランニング、セールス、保証請求の支払い及び防御、並びにキャッシュフロー分析を行う上で助けとなる能力も有している。
【０２１４】
[0245]以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明の基本的な範囲から逸脱せずに、他の実施形態及び更に別の実施形態を案出することができ、従って、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって決定されるものとする。
【符号の説明】
【０２１５】
１００…プロセスシーケンス、２００…ソーラーセル製造ライン、２０３…ドライクリーニングモジュール、２０４…前端基板シーミングモジュール、２０６…クリーニングモジュール、２０８…スクライブモジュール、２１１…アキュムレータ、２１２…処理モジュール、２１２Ａ−２１２Ｄ…クラスターツール、２１４…スクライブモジュール、２１８…接触部堆積チャンバー、２２０…スクライブモジュール、２２２…品質保証モジュール、２２４…基板カッティングモジュール、２２６…エッジ削除モジュール、２２８…前選別モジュール、２３０…クリーニングモジュール、２３１…ボンディングワイヤ取り付けモジュール、２３２…ガラス蓄積モジュール、２３２Ａ…材料準備モジュール、２３２Ｂ…ガラスロードモジュール、２３２Ｃ…ガラスクリーニングモジュール、２３２Ｄ…ロボット、２３２Ｅ…ガラスロードロボット、２３４…ボンディングモジュール、２３６…オートクレーブモジュール、２３８…接合ボックス取り付けモジュール、２４０…デバイステストモジュール、２４１…支持構造体取り付けモジュール、２４２…アンロードモジュール、２５１、２５２…処理エリア、２５３−２５５…サブ処理エリア、２６０−２６２…壁、２８１…自動装置、２８３…リフトコンベヤ、２８５…移送エレベータ、２９０…システムコントローラ、３００…ソーラーセル、３０２…基板、３０３…デバイス基板、３０４…複合ソーラーセル構造体、３１０…第１の透明導電性酸化物（ＴＣＯ）層、３２０…第１のｐ−ｉ−ｎ接合、３２２…ｐ型アモルファスシリコン層、３２４…真性型アモルファスシリコン層、３２６…ｎ型微結晶シリコン層、３３０…第２のｐ−ｉ−ｎ接合、３３２…ｐ型微結晶シリコン層、３３４…真性型微結晶シリコン層、３３６…ｎ型アモルファスシリコン層、３４０…第２のＴＣＯ層、３５０…背部接触層、３５５…サイドバス、３５６…クロスバス、３５７…絶縁材料、３６０…ボンディング材料、３６１…背部ガラス基板、３７０…接合ボックス、３７１、３７２…接合ボックス端子、３８２Ａ−３８２Ｂ…個々のセル、３８１Ａ、３８１Ｂ、３８１Ｃ…分離溝、４００…処理システム、４０１…処理チャンバー、４０６…プロセス容積部、４０８…バルブ、４０９…真空ポンプ、４１０…シャワーヘッド、４１２…バッキングプレート、４２０…ガス源、４２４…リモートプラズマ源、４３０…基板支持体、４３２…基板受け入れ面、４３３…シャドーフレーム、４３４…ステム、４３６…リフトシステム、４３８…リフトピン、４３９…加熱及び／又は冷却要素、４６０…ロードロックチャンバー、４７０…移送チャンバー、４７２…真空ロボット、４８１−４８７…処理チャンバー、５０５…支持構造体、５１０…エッジシーミング要素、５２０…位置付けシステム、５２１…ベルト、６０１…本体、６０２…保持領域、６１０…棚、６２０…温度制御装置、６５０…ロボット装置、８００…材料除去装置、８１０…装着構造体、８１２…モータ、８１４…モータプーリー、８１６…グラインディングホイールプーリー、８１８…グラインディングホイール、８２０…ガードユニット、８２２…垂直調整部材、８２４…水平調整部材、８２６…角度調整部材、８２８…一定圧力部材、８４１…基板コンベヤ、８４２…支持構造体、８４４…第１の固定グラインディングホイール装置、８４５…第２の固定グラインディングホイール装置、８４６…第１の可動グラインディングホイール装置、８４７…第２の可動グラインディングホイール装置、８５２…第１のエッジ削除ステーション、８５４…第２のエッジ削除ステーション、９１０…クロスバスアセンブリ、９２０…基板ハンドリングシステム、９２１…コンベヤシステム、９２１Ａ…自動コンベヤベルト、９２１Ｂ…摩擦なし支持要素、９２６…視覚システム、９３０…サイドバスアセンブリ、９３３…半田付けモジュール、９３４…ボンディングアセンブリ、９３５…フィードグリッパー、９３６…ローラー、９８０…処理シーケンス、１００１…加熱要素、１００２Ａ、１００２Ｂ…温度センサ、１０１０…ラミネーションモジュール、１０１１…余熱モジュール、１０２１…支持ローラー、１０２２…コンベヤシステム、１０３１…圧縮ローラー、１０４０Ａ…流体配送システム、１１１０…容器アセンブリ、１１１１…流体移動装置、１１１２…コンプレッサ、１１１３…加熱ユニット、１１１４…冷却ユニット、１１１５…容器、１１１６…ドア、１１２０…基板ラック、１１３０…ロードシステム、１２００…主構造体、１３００…ソーラーシミュレータモジュール
【図１】
2010538476.tif 000003
【図２Ａ】
2010538476.tif 000004
【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
2010538476.tif 000006
【図３Ａ】
2010538476.tif 000007
【図３Ｂ】
2010538476.tif 000008
【図３Ｃ】
2010538476.tif 000009
【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
2010538476.tif 000013
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図１０】
2010538476.tif 000023
【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１４Ｃ】
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【図１４Ｄ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６】
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【図１７】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年3月25日(2009.3.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一体型自動ソーラーセル製造ラインにおいて、
上記一体型製造ラインに基板をロードする基板ロードステーションであって、経路に沿って基板を連続的に移送するように構成された複数の自動装置を含む基板ロードステーションと、
上記経路に沿って上記基板ロードステーションから下流に配置され、堆積した前部接触層をエッチングして、これらの間に分離を与えるように適応される前部接触部分離モジュールと、
上記経路に沿って上記前部接触部分離モジュールから下流に配置され、基板の表面にシリコン含有層を堆積するように適応される少なくとも１つの処理チャンバーを有する複数のクラスターツールと、
上記経路に沿って上記複数のクラスターツールから下流に配置され、上記シリコン含有層をエッチングするように適応される相互接続部形成モジュールと、
上記経路に沿って上記背部接触部分離モジュールから下流に配置され、上記シリコン含有層の上に金属層を堆積するように適応される１つ以上の金属堆積チャンバーと、
上記経路に沿って上記１つ以上の金属堆積チャンバーから下流に配置された背部接触部分離モジュールと、
上記経路に沿って上記１つ以上の金属堆積チャンバーから下流に配置され、基板の周囲エリアから材料を除去するように適応される１つ以上のエッジ削除モジュールと、
上記経路に沿って上記１つ以上の材料除去チャンバーから下流に配置されたボンディングワイヤ取り付けモジュールと、
上記経路に沿って上記ボンディングワイヤ取り付けモジュールから下流に配置され、シリコン含有層を有する第１及び第２の基板、並びにそれらの間に配置されたボンディング層に熱及び圧力を付与することにより第１基板に第２基板をボンディングするように適応されるラミネーション装置と、
を備えた製造ライン。
【請求項２】
上記ラミネーション装置から下流に配置されたオートクレーブを更に備えた、請求項１に記載の自動ソーラーセル製造ライン。
【請求項３】
前記オートクレーブは、
容器と、
上記容器の処理領域と流体連通し、上記第１基板、第２基板及びボンディング層を１３バールより高い圧力のガスに露出するよう適応されるコンプレッサと、
上記処理領域に配置された加熱要素と、
上記処理領域において一緒にボンディングされた複数の第１及び第２基板を支持するように適応される基板支持体と、
上記オートクレーブにおける処理中に一緒にボンディングされた複数の第１及び第２基板の各々を離間関係で位置付けるように適応される少なくとも１つのスペーサと、
を含む、請求項２に記載の自動ソーラーセル製造ライン。
【請求項４】
上記ボンディングワイヤ取り付けモジュールは、
基板を第１位置から第２位置へ移送するよう適応される基板ハンドリングシステムと、
基板の表面を見るように位置付けられた視覚システムと、
基板が上記基板ハンドリングシステムにより第１位置から第２位置へ移動されるときに基板の表面に形成された導電層上に導電性要素を実質的に同時に位置付けるように各々適応される２つ以上の導電性要素堆積装置と、
上記導電層に配置された少なくとも１つの導電性要素の２つ以上の領域に熱を与えるように位置付けることのできる２つ以上の半田箇所と、
を含む、請求項１に記載の自動ソーラーセル製造ライン。
【請求項５】
１つ以上のテストモジュールを更に備え、この１つ以上のテストモジュールの各々は、
複数の接触ピンと、
上記複数の接触ピンの少なくとも１つと電気的に連通する測定装置と、
基板の表面を見るように位置付けられ、且つカメラ、コントローラ及び１つ以上のロボット装置の使用により基板上に形成された特徴部を見るよう適応される視覚システムと、
上記接触ピンを基板の望ましい表面と電気的接触できるように基板に対して上記接触ピンを位置付けるように適応されるアクチュエータと、
を含む、請求項１に記載の自動ソーラーセル製造ライン。
【請求項６】
上記ラミネーション装置の下流に配置され、上記第２基板から汚染物を除去するように構成されたクリーニング領域と、
細長い支持部材を上記第２基板に置くように適応されるロボット装置を有するレール取り付け領域と、
上記細長い支持部材を上記第２基板に押し付けるように適応される自動ローラーを有する取り付け区分と、
上記クリーニング領域、レール取り付け領域、及び取り付け区分を通して上記第１及び第２基板を移送するように構成された自動システムと、
を含むソーラーセル支持構造体取り付けモジュールを更に備えた、請求項１に記載の自動ソーラーセル製造ライン。
【請求項７】
一体型自動ソーラーセル製造システム内でソーラーセル基板を処理する方法において、
経路に沿って基板を連続的に移送するように構成された複数の自動装置を含む一体型自動ソーラーセル製造システムへ基板をロードするステップと、
上記経路に沿って配置されたクラスターツールにおいて前部接触層が堆積された基板の表面に複数の光吸収層を堆積するステップと、
上記経路に沿って配置された第１スクライブモジュールにおいて基板の表面上の領域から上記光吸収層の少なくとも一部分を除去して、複数の貫通する相互接続部を形成するステップと、
上記経路に沿って配置された処理モジュールにおいて上記光吸収層及び上記貫通して形成された相互接続部に導電性背部接触層を堆積するステップと、
上記経路に沿って配置された第２スクライブモジュールにおいて基板の表面上の領域から上記背部接触層の少なくとも一部分を除去して、上記背部接触層の分離された領域を形成するステップと、
上記経路に沿って配置されたボンディングモジュールにおいて基板の表面に背部ガラス基板をボンディングして、複合構造体を形成するステップと、
上記経路に沿って配置されたオートクレーブチャンバーの処理領域に上記複合構造体を位置させるステップと、
上記複合構造体を加熱すると共に、上記オートクレーブの処理領域にガスを配送して、上記背部ガラスと基板との間に改良された接合部を形成するステップと、
を備えた方法。
【請求項８】
背部ガラス基板をボンディングする上記ステップの前に基板に２つ以上のバスワイヤを取り付けるステップを更に備え、２つ以上のバスワイヤを取り付ける上記ステップは、上記導電性背部接触層の２つ以上の領域に２つ以上の金属リボンを実質的に同時に配置し、その２つ以上の金属リボンの部分を上記導電性背部接触層にボンディングすることを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
上記経路に沿って配置されたエッジ削除モジュールにおいて、基板の少なくとも周囲で上記複数の光吸収層及び背部接触層の一部分を除去して、分離エリアを設けるステップを更に備えた、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
基板の表面に背部ガラス基板をボンディングする前に上記背部接触層に２つ以上のバスラインを実質的に同時に位置付けるステップと、
接合ボックス内の導電性要素と上記２つ以上のバスラインの１つとの間に接合部を形成するステップと、
を更に備えた、請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
一体型自動ソーラーセル製造システム内でソーラーセル基板を処理する方法において、
前部接触層が上部に堆積された基板の表面に複数の光吸収層を堆積するステップであって、
第１クラスターツールに結合された第１処理チャンバー内で基板の表面上にｐ型シリコン含有層を形成すること、
上記第１処理チャンバーから、上記第１クラスターツールに結合された少なくとも４つの第２処理チャンバーの１つへ基板を移送すること、及び
上記少なくとも４つの第２処理チャンバーの１つにおいて、上記ｐ型シリコン含有層の上に真性型シリコン含有層及びｎ型シリコン含有層を形成すること、
を含むステップと、
第１スクライブモジュールを使用して、基板の表面上の領域から上記光吸収層の少なくとも一部分を除去して、複数の貫通した相互接続部を形成するステップと、
処理モジュールを使用して、上記複数の光吸収層及び上記貫通して形成された複数の相互接続部の上に背部接触層を堆積するステップと、
エッジ削除モジュールに配置された２つ以上の材料除去装置を使用して、基板の表面上の２つ以上の領域から上記背部接触層の少なくとも一部分及び上記複数の光吸収層の少なくとも一部分をほぼ同時に除去するステップと、
ボンディングモジュールを使用して基板の表面に背部ガラス基板をボンディングして、複合構造体を形成するステップと、
を備えた方法。
【請求項１２】
前部接触層が表面に配置された基板をロードするステップと、
基板をクリーニングして、基板の表面から１つ以上の汚染物を除去するステップと、
を更に備え、基板をロードするステップ及び基板をクリーニングするステップは、複数の光吸収層を堆積する前に行う、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
オートクレーブチャンバーの処理領域に上記複合構造体を位置させるステップと、
上記複合構造体を加熱すると共に、上記オートクレーブの処理領域にガスを配送して、上記背部ガラスと基板との間に改良された接合部を形成するステップと、
を更に備えた、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
上記背部接触層の上に２つ以上のクロスバスを配置するステップであって、２つ以上のクロスバスの各々は、金属ストリップと、上記背部接触層上に配置された絶縁層とを含む上記ステップと、
上記背部接触層の上及び上記２つ以上のクロスバスの一部分の上に２つ以上のサイドバスを配置するステップであって、２つ以上のサイドバスの各々は、金属ストリップを含み、更に、背部接触層の上に２つ以上のクロスバスを配置する上記ステップは、２つ以上のサイドバスを配置する上記ステップが完了する前に完了される上記ステップと、
オートクレーブチャンバー内で基板が処置された後に上記複合構造体に接合ボックスをボンディングするステップであって、その接合ボックス内に配置された少なくとも１つの導電性要素が、ボンディングの後に、上記２つ以上のクロスバスの１つと電気的に連通する上記ステップと、
を更に備えた、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
上記接合ボックスが取り付けられた後に上記複合構造体に支持構造体を取り付けるステップであって、支持構造体の取り付けは、１つ以上の支持レールを上記背部ガラス基板にボンディングすることを含む上記ステップを更に備えた、請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
上記第１クラスターツール、第１スクライブモジュール、処理モジュール、エッジ削除モジュール、及びボンディングモジュールは、各々が製造ラインに沿って配置され、この製造ラインは、上記第１クラスターツールと上記ボンディングモジュールとの間で基板を連続的に移送するように構成された複数の自動装置を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
ソーラーセルを形成するための一体型自動システムにおいて、
第１基板の表面上にシリコン含有層を堆積するように適応される少なくとも１つの処理チャンバーを有する１つ以上のクラスターツールであって、基板を連続的に移送するように構成された自動移送ラインの近くに各々が配置された１つ以上のクラスターツールと、
第１基板の表面上に金属層を堆積するように適応される１つ以上の処理モジュールと、
２つ以上の材料除去装置を使用して、第１基板の表面上の２つ以上の領域から上記金属層の少なくとも一部分及び上記シリコン含有層の少なくとも一部分をほぼ同時に除去するように適応されたエッジ削除モジュールと、
上記金属層上に２つ以上のバスラインを実質的に同時に位置付けるように適応されるボンディングワイヤ取り付けモジュールと、
シリコン含有層を有する第１及び第２の基板、並びにそれらの間に配置されたボンディング層に熱及び圧力を付与することにより第１基板に第２基板をボンディングするように適応されるボンディングモジュールと、
を備えたシステム。
【請求項１８】
基板がボンディングモジュールにおいてボンディングされた後に、上記第１基板、第２基板及びボンディング層を加熱すると共に、１３バールより高い圧力のガスに露出させるように位置付けられたオートクレーブモジュールを更に備えた、請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
上記システム内で遂行される１つ以上のプロセスの出力を特徴付けるように適応されるテストモジュールを更に備え、このテストモジュールは、
複数の接触ピンと、
上記複数の接触ピンの少なくとも１つと電気的に連通する測定装置と、
基板の表面を見るように位置付けられ、且つカメラ、コントローラ及び１つ以上のロボット装置の使用により上記第１基板に形成された特徴部を見るように適応される視覚システムと、
上記接触ピンを上記第１基板の望ましい表面と電気的接触できるように上記第１基板に対して上記接触ピンを位置付けるよう適応されるアクチュエータと、
を含む、請求項１７に記載のシステム。
【請求項２０】
上記オートクレーブは、
容器と、
上記容器の処理領域と流体連通し、上記第１基板、第２基板及びボンディング層を１３バールより高い圧力のガスに露出させるように適応されるコンプレッサと、
上記処理領域に配置された加熱要素と、
上記処理領域において一緒にボンディングされた複数の第１及び第２基板を支持するように適応される基板支持体と、
上記オートクレーブにおける処理中に一緒にボンディングされた複数の第１及び第２基板の各々を離間関係で位置付けるように適応される少なくとも１つのスペーサと、
を含む、請求項１８に記載のシステム。
【国際調査報告】
2010538476.tif 000037
2010538476.tif 000038
2010538476.tif 000039