(57)【要約】  本発明は概して、自動太陽電池デバイス製作システム内に位置決めされているセクショニングモジュールに関する。該太陽電池デバイス製作システムは、単一の大型基板を受け取り、かつ該単一の大型基板から複数のシリコン薄膜太陽電池デバイスを形成するように適合されている。【選択図】  図１
2010538475.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池デバイスをセクショニングするモジュールであって、
システムコントローラーからコマンドを受け取り、かつ太陽電池デバイスを前記モジュールのスクライブステーションに移送するように構成されている入口コンベヤと、
前記システムコントローラーからコマンドを受け取り、かつ前記太陽電池デバイスの第１の表面にパターンをスクライブするように構成されているスクライブ機構と、
前記システムコントローラーからコマンドを受け取り、かつ前記スクライブされた太陽電池デバイスを第１の破壊機構上に正確に位置決めするように構成されている第１の位置決め機構と、
前記システムコントローラーからコマンドを受け取り、かつ前記第１の破壊機構を持ち上げるように構成されている第１のアクチュエーターと、を備えるモジュール。
【請求項２】
コンベヤおよび第２の位置決め機構を有する交差移送ステーションであって、前記コンベヤが、前記太陽電池デバイスのセクションを前記第１の位置決め機構から受け取るように位置決めされており、前記第２の位置決め機構が、前記システムコントローラーからコマンドを受け取り、かつ前記太陽電池デバイスの前記セクションを第２の破壊機構上に正確に位置決めするように構成されている交差移送ステーションと、
前記システムコントローラーからコマンドを受け取り、かつ前記第２の破壊機構を持ち上げるように構成されている第２のアクチュエーターと、
前記太陽電池デバイスの前記セクションの一部を受け取るように位置決めされている出口コンベヤとをさらに備える、請求項１に記載のモジュール。
【請求項３】
前記第１および第２の破壊機構が細長いローラーである、請求項２に記載のモジュール。
【請求項４】
前記第１の破壊機構が第１の軸に沿って延び、前記第２の破壊機構が第２の軸に沿って延び、また前記第１および第２の軸が相互に略直交している、請求項３に記載のモジュール。
【請求項５】
前記スクライブ機構が機械スクライブホイールである、請求項１に記載のモジュール。
【請求項６】
前記スクライブ機構がレーザースクライブデバイスである、請求項１に記載のモジュール。
【請求項７】
部分処理済み太陽電池デバイスをセクショニングする方法であって、
処理表面を有する基板を受け取るステップと、
前記処理表面上にシリコン層を形成するステップと、
前記処理表面上に前記シリコン層を形成した後に前記基板を第１および第２のセクションにセクショニングするステップと、
さらなる処理のために前記第１のセクションを次のステーションに移送するステップと、を備える方法。
【請求項８】
前記基板をセクショニングするステップが、
前記処理表面上に前記シリコン層を形成した後に前記基板の表面に第１のラインをスクライブする工程と、
前記第１のラインに沿って前記基板を破壊するように破壊機構を起動する工程と、を備える、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
第１のラインをスクライブする前記工程が、前記シリコン層を介して前記処理表面にラインを完全にスクライブすること、を備える、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記処理表面に第２のラインをスクライブするステップであって、前記第２のラインが前記第１のラインに略直交するステップをさらに備える、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記第２のスクライブ済みラインが第２の破壊機構の軸に実質的に整列するように前記第２の破壊機構に隣接して前記基板の前記第１のセクションを位置決めするステップをさらに備える、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記第２のスクライブ済みラインに沿って前記第１のセクションを破壊するように前記第２の破壊機構を起動するステップをさらに備える、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記処理表面が約１．４ｍ２以上の表面積を有する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
太陽電池デバイスを製作するシステムであって、
基板を受け取るように適合されている基板受け取りモジュールと、
前記基板の表面上にシリコン含有層を堆積するように適合されている処理チャンバを有するクラスタツールと、
前記基板の表面上にバックコンタクト層を堆積するように構成されているバックコンタクト堆積チャンバと、
前記基板を２つ以上のセクションにセクショニングするように構成されている基板セクショニングモジュールと、
前記基板受け取りモジュール、前記クラスタツール、前記処理チャンバ、前記バックコンタクト堆積チャンバおよび前記基板セクショニングモジュールの各々の機能をコントロールおよび調節するシステムコントローラーと、を備えるシステム。
【請求項１５】
前記基板セクショニングモジュールがＣＮＣガラスカッターを備える、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記基板セクショニングモジュールが、前記基板の表面にラインをスクライブするように構成されているスクライブステーションと、前記ラインに沿って前記基板を破壊するように構成されている破壊ステーションと、前記基板にスクライブされた前記ラインが前記破壊機構と実質的に整列されるように前記基板を位置決めする位置決め機構と、を備える、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１７】
前記基板セクショニングモジュールがさらに、第２の破壊機構が、前記基板にスクライブされた第２のラインと実質的に整列されるように、前記第２の破壊機構に隣接して前記基板の前記セクションのうちの１つを位置決めする第２の位置決め機構を備える、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
太陽電池デバイスを処理する方法であって、
基板を洗浄して、前記基板の表面から１つ以上の汚染物を除去するステップと、
前記基板の前記表面上に光吸収層を堆積するステップと、
前記基板の前記表面上の領域から前記光吸収層の少なくとも一部を除去するステップと、
前記基板の前記表面上にバックコンタクト層を堆積するステップと、
前記基板を２つ以上のセクションにセクショニングするステップと、
前記セクションのうちの１つの表面上にエッジ削除プロセスを実行するステップと、
前記セクションのうちの１つの前記表面にバックガラス基板を接着して複合構造を形成するステップと、
前記複合構造に接合ボックスを取り付けるステップと、を備える方法。
【請求項１９】
前記基板をセクショニングするステップが、前記基板に第１のラインをスクライブする工程と、前記第１のラインを第１の破壊機構に整列させる工程と、前記第１のラインに沿って前記基板を破壊する工程と、を備える、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記基板をセクショニングするステップがさらに、前記基板に第２のラインをスクライブする工程と、前記第２のラインを第２の破壊機構に整列させる工程と、前記第２のラインに沿って前記基板を破壊する工程とを備えており、前記第１のラインが前記第２のラインに略直交する、請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の背景】
【０００１】
発明の分野
[0001]本発明の実施形態は概して、多サイズの太陽電池デバイスを形成するために使用される生産ラインのモジュールに関する。
【０００２】
関連技術の説明
[0002]光起電（ＰＶ）デバイスや太陽電池は、太陽光を直流（ＤＣ）電力に変換するデバイスである。通常の薄膜タイプＰＶデバイスや薄膜太陽電池は１つ以上のｐ−ｉ−ｎ接合を有する。各ｐ−ｉ−ｎ接合はｐ型層と、真性半導体層とｎ型層と、を備える。太陽電池のｐ−ｉ−ｎ接合が（光子からのエネルギーからなる）太陽光に曝露される場合、太陽光はＰＶ効果によって電気に変換される。太陽電池はより大きなソーラーアレイに傾斜されることもある。このソーラーアレイは、多数の太陽電池を接続して、これらを特有のフレームおよびコネクタによってパネルに接合させることによって作成される。
【０００３】
[0003]通常、薄膜太陽電池は、アクティブ領域つまり光電変換ユニットと、フロント電極および／またはバック電極として配置されている透過性導電酸化（ＴＣＯ）膜とを含む。光電変換ユニットは、ｐ型シリコン層と、ｎ型シリコン層と、ｐ型およびｎ型シリコン層に挟持されている真性半導体（ｉ型）シリコン層とを含んでいる。単結晶シリコン膜（μｃ−Ｓｉ）、アモルファスシリコン膜（ａ−Ｓｉ）および多結晶シリコン膜（ポリＳｉ）などを含む複数のタイプのシリコン膜が、光電変換ユニットのｐ型、ｎ型および／またはｉ型層を形成するために利用されてもよい。バックサイド電極は１つ以上の導電層を含有することもある。良好な界面接触および低接触抵抗を有し、かつ高い全電気デバイス性能を提供する太陽電池を形成する改良型プロセスが必要である。
【０００４】
[0004]従来のエネルギー源価格の上昇に伴って、低コストの太陽電池デバイスを使用して電気を生産する低コストの方法が必要である。従来の太陽電池製造プロセスはかなりの労力がかかり、生産ラインスループット、太陽電池コストおよびデバイス歩留まりに影響する恐れのある多数の障害がある。例えば、特定の太陽電池デバイスサイズが特定の用途に必要とされる。従来の太陽電池ラインは、単一サイズ太陽電池デバイスのみを生産可能であるか、あるいは太陽電池生産ラインプロセスをマニュアル変換して異なる基板サイズを収容しかつ異なるサイズの太陽電池デバイスを生産するために相当のダウンタイムを必要とするかのいずれかである。したがって、単一の大型基板から多サイズの太陽電池デバイスを生産するための製作プロセスの全段階を実行可能な生産ラインが必要とされる。
【発明の概要】
【０００５】
[0005]本発明の一実施形態では、太陽電池デバイスをセクショニングするモジュールが、システムコントローラーからコマンドを受信し、かつ該モジュールのスクライブステーションに太陽電池デバイスを移送するように構成されている入口コンベヤと、該システムコントローラーからコマンドを受信し、かつ該太陽電池デバイスの第１の表面にパターンをスクライブするように構成されているスクライブ機構と、該システムコントローラーからコマンドを受信し、かつ第１の破壊機構に該スクライブ済み太陽電池デバイスを正確に位置決めするように構成されている第１の位置決め機構と、該システムコントローラーからコマンドを受信し、かつ該第１の破壊機構を持ち上げるように構成されている第１のアクチュエーターと、を備える。
【０００６】
[0006]本発明の別の実施形態では、部分処理済み太陽電池デバイスをセクショニングする方法は、処理表面を有する表面を受け取るステップと、該処理表面上にシリコン層を形成するステップと、該処理表面上に該シリコン層を形成した後に第１および第２のセクションに該基板をセクショニングするステップと、さらに処理するために該第１のセクションを次のステーションに移送するステップと、を備える。
【０００７】
[0007]本発明の別の実施形態では、太陽電池デバイスを製作するシステムは、基板を受け取るように適合されている基板受け取りモジュールと、該基板の表面上にシリコン含有層を堆積するように適合されている処理チャンバを有するクラスタツールと、該基板の表面上にバックコンタクト層を堆積するように構成されているバックコンタクト堆積チャンバと、２つ以上のセクションに該基板をセクショニングするように構成されている基板セクショニングモジュールと、該基板受け取りモジュール、該クラスタツール、該処理チャンバ、該バックコンタクト堆積チャンバおよび該基板セクショニングモジュールの各々の機能をコントロールおよび調節するシステムコントローラーと、を備える。
【０００８】
[0008]本発明のさらに別の実施形態では、太陽電池デバイスを処理する方法は、基板を洗浄して該基板の表面から１つ以上の汚染物を除去するステップと、該基板の該表面上に光吸収層を堆積するステップと、該光吸収層の少なくとも一部を該基板の表面上の領域から除去するステップと、該基板の該表面上にバックコンタクト層を堆積するステップと、該基板を２つ以上のセクションにセクショニングするステップと、該セクションのうちの１つの表面にエッジ削除プロセスを実行するステップと、該セクションのうちの１つの該表面にバックガラス基板を接着させて複合構造を形成するステップと、該複合構造に接合ボックスを取り付けるステップと、を備える。
【０００９】
[0009]本発明の上記引用された特徴が詳細に理解されるように、上記簡潔に要約された本発明のより特定的な説明が実施形態を参照してなされてもよく、この一部は添付の図面に図示されている。しかしながら、添付の図面は本発明の通常の実施形態のみを図示しており、また本発明は他の等しく効果的な実施形態を認めてもよいため、この範囲を制限するものとみなされるべきではない点に注目する。
【詳細な説明】
【００１０】
[0019]本発明の実施形態は概して、太陽電池デバイスの形成時に１つ以上のプロセスを実行するように適合されている処理モジュールを使用して太陽電池デバイスを形成するために使用されるシステムに関する。一実施形態では、このシステムは、大型未処理基板を受容し、かつ多重堆積、材料除去、洗浄、セクショニング、接着およびテストプロセスを実行して、所望の場所に設置して電気を生成するためにエンドユーザーに出荷可能な複数の完全な、機能的なテスト済み太陽電池デバイスを形成することによって薄膜太陽電池デバイスを形成するように適合されている。一実施形態では、システムは、単一の大型未処理基板を受容して複数の小型太陽電池デバイスを生産可能である。一実施形態では、システムは、システムモジュールのいずれをもマニュアルで移動または変更することなく、単一の大型基板から生産された太陽電池デバイスのサイズを変更することが可能である。以下の記述は主にシリコン薄膜太陽電池デバイスの形成について説明しているが、この構成は、本発明の範囲に制限されるものではなく、これは、ここに開示されている装置および方法もまた、III-V型太陽電池、薄膜カルコゲニド太陽電池（例えば、ＣＩＧＳ、ＣｄＴｅ電池）、アモルファスまたはナノ結晶シリコン太陽電池、光化学タイプ太陽電池（例えば、色素増感）、結晶シリコン太陽電池、有機タイプ太陽電池または他の類似の太陽電池デバイスなどの他のタイプの太陽電池デバイスを形成、テストおよび分析するために使用可能であるからである。
【００１１】
[0020]システムは概して、自動材料取り扱いシステムによって相互接続されている、太陽電池デバイスを形成するために使用される自動処理モジュールおよび自動機器の配列である。一実施形態では、このシステムは、人的相互作用および／または労働集約処理ステップの必要性を削減および／または除去して、デバイスの信頼性、プロセスの反復性および形成プロセスの所有コストを改良するように設計されている完全自動太陽電池デバイスの生産ラインである。一構成では、このシステムは、単一の大型基板から複数のシリコン薄膜太陽電池デバイスを形成するように適合されており、また概して、入ってくる基板を受容するように適合されている基板受け取りモジュールと、基板の処理表面上にシリコン含有層を堆積するように適合されている少なくとも１つの処理チャンバを有する１つ以上の吸収層堆積クラスタツールと、基板の処理表面上にバックコンタクト層を堆積するように適合されている１つ以上のバックコンタクト堆積チャンバと、各基板の処理表面から材料を除去するように適合されている１つ以上の材料除去チャンバと、複数の小型処理済み基板に処理済み基板をセクショニングするために使用される１つ以上のセクショニングモジュールと、太陽電池カプセル化デバイスと、複合太陽電池構造を加熱して、大気圧より高い圧力に曝露するように適合されているオートクレーブモジュールと、太陽電池を外部コンポーネントに接続させる接続要素を取り付ける接合ボックス取り付け領域と、各完全に形成された太陽電池デバイスをテストおよび認定するように適合されている１つ以上の品質保証モジュールと、を備える。この１つ以上の品質保証モジュールは概して、ソーラーシミュレーターと、パラメータテストモジュールと、シャントバスト認定モジュールとを含む。
【００１２】
[0021]図１は、本明細書に説明されている新規の太陽電池生産ライン２００を使用して太陽電池デバイスを形成するために各々が使用される複数のステップ（つまり、ステップ１０２〜１４２）を含有するプロセスシーケンス１００の一実施形態を図示している。プロセスシーケンス１００における構成、処理ステップ数および処理ステップの順序は、本明細書に説明されている本発明の範囲に制限されるものではない。図２は生産ライン２００の一実施形態の平面図であり、これは、システムの通常の処理モジュールおよびプロセスフローの一部と、システム設計の他の関連態様を図示するものであるため、本明細書に説明されている本発明の範囲に制限されるものではない。
【００１３】
[0022]一般的に、システムコントローラー２９０は、太陽電池生産ライン２００に見られる１つ以上のコンポーネントをコントロールするために使用可能である。システムコントローラー２９０は概して、太陽電池生産ライン２００全体のコントロールおよび自動化を容易にするように設計されており、また通常は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）（図示せず）と、メモリ（図示せず）とサポート回路（つまりＩ／Ｏ）（図示せず）とを含む。ＣＰＵは、種々のシステム機能、基板移動、チャンバプロセスおよびサポートハードウェア（例えば、センサー、ロボット、モーター、ランプなど）をコントロールするための工業用設定で使用され、かつこれらのプロセス（例えば、基板サポート温度、電源変数、チャンバプロセス時間、Ｉ／Ｏ信号など）を監視する任意の形態のコンピュータプロセッサの１つであってもよい。メモリはＣＰＵに接続されており、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、フロッピーディスク、ハードディスク、あるいは他の形態のローカルまたはリモートディジタル記憶装置などの容易に使用可能なメモリのうちの１つ以上であってもよい。ソフトウェア命令およびデータは、ＣＰＵに命令するためにコード化されて、メモリに記憶可能である。サポート回路はまた、従来のようにプロセッサをサポートするためにＣＰＵに接続される。サポート回路は、キャッシュ、電源、クロック回路、入力／出力回路、サブシステムなどを含んでもよい。システムコントローラー２９０によって読み取り可能なプログラム（またはコンピュータ命令）は、いずれのタスクが基板に実行可能であるかを判断する。好ましくは、プログラムは、太陽電池生産ライン２００で実行中の種々のプロセスレシピタスクおよび種々のチャンバプロセスレシピステップに伴う基板の監視、この移動の実行およびコントロール、このサポートおよび／またはこの位置決めに関するタスクを実行するコードを含むシステムコントローラー２９０によって読み取り可能なソフトウェアである。一実施形態では、システムコントローラー２９０はまた、太陽電池生産において１つ以上のモジュールをローカルにコントロールするために使用される複数のプログラマブル論理コントローラー（ＰＬＣ）と、完全太陽電池生産ラインの高レベル戦略移動、スケジューリングおよび稼動を取り扱う材料取り扱いシステムコントローラー（例えば、ＰＬＣや標準コンピュータ）とを含有する。本明細書に説明されている実施形態のうちの１つ以上に有用なシステムコントローラー、分散コントロールアーキテクチャおよび他のシステムコントロール構造の一例が、参照してここに組み込まれている米国仮特許出願第６０／９６７，０７７号に見られる。
【００１４】
[0023]図１に図示されているプロセスシーケンスおよび太陽電池生産ライン２００に図示されているコンポーネントを使用して形成可能な太陽電池３００の例が図３Ａ〜３Ｅに図示されている。図３Ａは、後述されるシステムで形成および分析可能な単一接合アモルファスまたはミクロ結晶シリコン太陽電池３００の簡略概略図である。図３Ａに示されているように、単一接合アモルファスまたはミクロ結晶シリコン太陽電池３００は光源つまり太陽放射３０１に対して配向される。太陽電池３００は概して、ガラス基板、ポリマー基板、金属基板または他の適切な基板などの基板３０２を備えており、この上に膜が形成されている。一実施形態では、基板３０２は、２２００ｍｍ×２６００ｍｍ×３ｍｍサイズのガラス基板である。太陽電池３００はさらに、基板３０２上に形成されている第１の透過性導電酸化（ＴＣＯ）膜３１０（例えば、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ））と、第１のＴＣＯ層３１０上に形成されている第１のｐ−ｉ−ｎ接合３２０と、第１のｐ−ｉ−ｎ接合３２０上に形成されている第２のＴＣＯ層３４０と、第２のＴＣＯ層３４０上に形成されているバックコンタクト層３５０と、を備える。光トラップを高めることによって光吸収を改良するために、基板および／またはこの上に形成されている薄膜のうちの１つ以上は、湿式、プラズマ、イオンおよび／または機械プロセスによって任意にテクスチャ化されてもよい。例えば、図３Ａに示されている実施形態では、第１のＴＣＯ層３１０はテクスチャ化されて、この上に堆積されている後続の薄膜は概してこの下の表面の形状に従う。一構成では、第１のｐ−ｉ−ｎ接合３２０はｐ型アモルファスシリコン層３２２と、ｐ型アモルファスシリコン層３２２上に形成されている真性半導体アモルファスシリコン層３２４と、真性半導体アモルファスシリコン層３２４上に形成されているｎ型ミクロ結晶シリコン層３２６とを備えてもよい。一例では、ｐ型アモルファスシリコン層３２２は約６０Å〜約３００Åの厚さに形成されてもよく、真性半導体アモルファスシリコン層３２４は約１，５００Å〜約３，５００Åの厚さに形成されてもよく、ｎ型ミクロ結晶半導体層３２６は約１００Å〜約４００Åの厚さに形成されてもよい。バックコンタクト層３５０は、Ａｌ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｐｔ、これらの合金およびこれらの組み合わせからなる群より選択された材料を含んでもよいが、これらに制限されない。
【００１５】
[0024]図３Ｂは、光または太陽放射３０１に対して配向されているマルチ接合太陽電池である太陽電池３００の実施形態の概略図である。太陽電池３００は、ガラス基板、ポリマー基板、金属基板または他の適切な基板などの基板３０２を備えており、この上に薄膜が形成されている。太陽電池３００はさらに、基板３０２上に形成されている第１の透過性導電酸化（ＴＣＯ）層３１０と、第１のＴＣＯ層３１０上に形成されている第１のｐ−ｉ−ｎ接合３２０と、第１のｐ−ｉ−ｎ接合３２０上に形成されている第２のｐ−ｉ−ｎ接合３３０と、第２のｐ−ｉ−ｎ接合３３０上に形成されている第２のＴＣＯ層３４０と、第２のＴＣＯ層３４０上に形成されているバックコンタクト層３５０とを備えてもよい。図３Ｂに示されている実施形態では、第１のＴＣＯ層３１０はテクスチャ化され、この上に堆積されている後続の薄膜は概してこの下の表面の形状に従う。第１のｐ−ｉ−ｎ接合３２０は、ｐ型アモルファスシリコン層３２２と、ｐ型アモルファスシリコン層３２２上に形成されている真性半導体アモルファスシリコン層３２４と、真性半導体アモルファスシリコン層３２４上に形成されているｎ型ミクロ結晶シリコン層３２６とを備えてもよい。一例では、ｐ型アモルファスシリコン層３２２は約６０Å〜約３００Åの厚さに形成されてもよく、真性半導体アモルファスシリコン層３２４は約１、５００Å〜約３、５００Åの厚さに形成されてもよく、ｎ型ミクロ結晶半導体層３２６は約１００Å〜約４００Åの厚さに形成されてもよい。第２のｐ−ｉ−ｎ接合３３０は、ｐ型ミクロ結晶シリコン層３３２と、ｐ型ミクロ結晶シリコン層３３２上に形成されている真性半導体ミクロ結晶シリコン層３３４と、真性半導体ミクロ結晶シリコン層３３４上に形成されているｎ型アモルファスシリコン層３３６とを備えてもよい。一例では、ｐ型ミクロ結晶シリコン層３３２は約１００Å〜約４００Åの厚さに形成されてもよく、真性半導体ミクロ結晶シリコン層３３４は約１０，０００Å〜約３０，０００の厚さに形成されてもよく、ｎ型アモルファスシリコン層３３６は約１００Å〜約５００Åの厚さに形成されてもよい。バックコンタクト層３５０は、Ａｌ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｐｔ、これらの合金およびこれらの組み合わせからなる群より選択された材料を含んでもよいが、これらに制限されない。
【００１６】
[0025]図３Ｃは、生産ライン２００で生産されて形成された太陽電池３００の後部表面の例を概略的に図示する平面図である。図３Ｄは、図３Ｃに図示されている太陽電池３００の一部の側部断面図である（断面Ａ−Ａ参照）。図３Ｄは、図３Ａに説明されている構成に類似の単一接合電池の断面を図示しているが、これは、本明細書に説明されている本発明の範囲に制限されるものではない。
【００１７】
[0026]図３Ｃおよび図３Ｄに示されているように、太陽電池３００は、基板３０２と、太陽電池デバイス要素（例えば、参照番号３１０〜３５０）と、１つ以上の内部電気接続（例えば、サイドバス３５５、交差バス３５６）と、１層の接着材料３６０と、バックガラス基板３６１と、接合ボックス３７０とを含有してもよい。接合ボックス３７０は概して、太陽電池３００のバックコンタクト層３５０およびアクティブ領域と電気連通しているサイドバス３５５および交差バス３５６を介して太陽電池３００の一部に電気接続されている２つの接続ポイント３７１、３７２を含有してもよい。以下の説明において基板３０２に具体的に実行されるアクションに関する混乱を回避するために、堆積層（例えば、参照番号３１０〜３５０）のうちの１つ以上および／またはこの上に配置されている１つ以上の内部電気接続（例えば、サイドバス３５５、交差バス３５６）を有する基板３０２は概してデバイス基板３０３と称される。同様に、接着層３６０を使用してバックガラス基板３６１に接着されているデバイス基板３０３は複合太陽電池構造３０４と称される。
【００１８】
[0100]図３Ｅは、太陽電池３００内に個別電池３８２Ａ〜３８２Ｂを形成するために使用される種々のスクライブ領域を図示する太陽電池３００の概略断面図である。図３Ｅに図示されているように、太陽電池３００は、透過性基板３０２と、第１のＴＣＯ層３１０と、第１のｐ−ｉ−ｎ接合３２０と、バックコンタクト層３５０とを含む。３つのレーザースクライブステップは、トレンチ３８１Ａ、３８１Ｂおよび３８１Ｃを生産するために実行されてもよく、これらは概して、高効率太陽電池デバイスを形成するために必要とされる。基板３０２上に共に形成されるが、これらの個別電池３８２Ａおよび３８２Ｂは、バックコンタクト層３５０および第１のｐ−ｉ−ｎ接合３２０に形成されている絶縁トレンチ３８１Ｃによって相互に分離されている。加えて、トレンチ３８１Ｂは第１のｐ−ｉ−ｎ接合３２０に形成されているため、バックコンタクト層３５０は第１のＴＣＯ層３１０と電気接触している。一実施形態では、絶縁トレンチ３８１Ａは、第１のｐ−ｉ−ｎ接合３２０およびバックコンタクト層３５０の堆積前に、第１のＴＣＯ層３１０の一部のレーザースクライブ除去によって形成される。同様に、一実施形態では、トレンチ３８１Ｂは、バックコンタクト層３５０の堆積前に、第１のｐ−ｉ−ｎ接合３２０の一部のレーザースクライブ除去によって第１のｐ−ｉ−ｎ接合３２０に形成される。単一接合タイプ太陽電池が図３Ｅに図示されているが、この構成は、本明細書に説明されている本発明の範囲に制限されるものではない。
【００１９】
汎用太陽電池形成プロセスシーケンス
[0027]図１および２を参照すると、プロセスシーケンス１００は概して、太陽電池生産ライン２００に見られるローディングモジュール２０２に基板３０２がロードされるステップ１０２から開始する。一実施形態では、基板３０２は、基板３０２のエッジ、全体サイズおよび／または清浄度が良好にコントロールされていない「未加工」状態で受け取られる。「未加工」基板３０２の受け取りは、ソーラーデバイスを形成する前に基板３０２を準備および保存するコストを削減し、ひいては、太陽電池デバイスコスト、設備コスト、および最終的に形成される太陽電池デバイスの生産コストを削減する。しかしながら、通常、ステップ１０２においてシステムで受け取られる前に、基板３０２の表面上に既に堆積されている透過性導電酸化（ＴＣＯ）層（例えば、第１のＴＣＯ層３１０）を有する「未加工」基板３０２を受け取ることは好都合である。ＴＣＯ層などの導電層が「未加工」基板の表面上に堆積されない場合、後述されるフロントコンタクト堆積ステップ（ステップ１０７）は、基板３０２の表面上で実行される必要がある。
【００２０】
[0028]一実施形態では、基板３０２や３０３は太陽電池生産ライン２００に順次ロードされるため、カセットまたはバッチスタイル基板ローディングシステムを使用しない。プロセスシーケンスの次のステップに移動する前に基板がカセットからアンロードされ、処理され、そしてカセットに戻されることを必要とするカセットスタイルおよび／またはバッチローディングタイプシステムは時間がかかり、太陽電池生産ラインスループットを低下させる恐れがある。バッチ処理の使用は、単一基板から複数の太陽電池デバイスを製作するなどの、本発明の特定の実施形態を容易にするものではない。加えて、バッチスタイルプロセスシーケンスの使用は概して生産ラインを介する基板の非同期流の使用を防止し、これは、定常処理時、および１つ以上のモジュールがメンテナンスのため、あるいは故障状態ゆえにダウンされる場合には基板スループットの改良を提供すると考えられる。概して、基板の待機およびローディングは相当量のオーバーヘッド時間を必要とする場合があるため、１つ以上の処理モジュールがメンテナンスのために、あるいは正常動作時にもダウンされる場合にはバッチまたはカセットベーススキームは、本明細書に説明されている生産ラインのスループットを達成することはできない。
【００２１】
[0029]次のステップであるステップ１０４において、基板３０２の表面は、このプロセスで後に生じる歩留まり問題を防止するように準備される。ステップ１０４の一実施形態では、基板は、後続プロセス時に生じる剥がれ（ｃｈｉｐｐｉｎｇ）や粒子生成などの損傷の可能性を削減するために基板３０２や３０３のエッジを準備するために使用されるフロントエンド基板シーミングモジュール２０４に挿入される。基板３０２や３０３への損傷は、使用可能な太陽電池デバイスを生産するためのデバイス歩留まりおよびコストに影響する恐れがある。一実施形態では、フロントエンドシーミングモジュール２０４は、基板３０２や３０３のエッジを丸めたり勾配を付けたりするために使用される。一実施形態では、ダイアモンド含浸ベルトやディスクが、基板３０２や３０３のエッジから材料を研磨するために使用される。別の実施形態では、研磨ホイール、グリットブラスティングまたはレーザー切断技術が、基板３０２や３０３のエッジから材料を除去するために使用される。
【００２２】
[0030]次に、基板３０２または３０３は洗浄モジュール２０６に輸送され、ここでステップ１０６つまり基板洗浄ステップが基板３０２または３０３に実行されて、この表面上に見られる汚染物を除去する。一般的な汚染物は、基板形成プロセス（例えば、ガラス製造プロセス）中および／または基板３０２または０３の出荷または保存中に基板３０２または３０３に堆積された材料を含むことがある。通常、洗浄モジュール２０６は湿式化学スクラブおよ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。
【００２３】
[0031]一例では、基板３０２または３０３を洗浄するプロセスは以下のように生じることがある。まず、基板３０２または３０３が、移送テーブルまたは自動デバイス２８１のいずれかから洗浄モジュール２０６の汚染物除去セクションに入る。一般的に、システムコントローラー２９０は、洗浄モジュール２０６に入る基板３０２または３０３ごとにタイミングを確立する。汚染物除去セクションは、基板３０２の表面から汚染物を取り除いて抽出するために、真空システムと関連してドライ円筒ブラシを利用することがある。次に、洗浄モジュール２０６内のコンベヤは基板３０２または３０３をプレすすぎセクションに移送し、ここでスプレーチューブが、例えば５０℃の温度の熱いＤＩ水をＤＩ水ヒーターから基板３０２または３０３の表面上に投与する。普通、デバイス基板３０３はＴＣＯ層をこの上に配置しており、またＴＣＯ層は概して電子吸収材料であるため、ＤＩ水は、ＴＣＯ層に生じうる汚染物やイオン化の形跡を回避するために使用される。次に、すすぎされた基板３０２、３０３は洗浄セクションに入る。洗浄セクションにおいて、基板３０２または３０３はブラシ（例えば、ｐｅｒｌｏｎ）および熱湯によって湿式洗浄される。場合によっては、洗剤（例えば、Ａｌｃｏｎｏｘ（商標）、Ｃｉｔｒａｊｅｔ（商標）、Ｄｅｔｏｊｅｔ（商標）、Ｔｒａｎｓｅｎｅ（商標）およびＢａｓｉｃ  Ｈ（商標））、界面活性剤、ｐＨ調整剤および他の洗浄化学物質が、基板表面を洗浄して、基板表面から不要な汚染物質や粒子を除去するために使用される。水再循環システムは熱湯の流れを巡回させる。次に、洗浄モジュール２０６の最終すすぎセクションにおいて、基板３０２または３０３は、汚染物の形跡を除去するために、環境温度で水ですすがれる。最終的に、乾燥セクションにおいて、送風機が、基板３０２または３０３を熱風で乾燥させるために使用される。一構成では、脱イオン化バーが、乾燥プロセスの完了時に基板３０２または３０３から電荷を除去するために使用される。
【００２４】
[0032]次のステップであるステップ１０８において、個別電池がスクライブプロセスによって相互に電気的に分離される。ＴＣＯ表面および／またはむき出しのガラス表面上の汚染物粒子はスクライブ手順と干渉する恐れがある。例えばレーザースクライブにおいて、レーザービームが粒子全体に走る場合、これは、連続ラインをスクライブすることができない場合もあり、また電池間の短絡をもたらすことになる。加えて、スクライブ済みパターンおよび／またはスクライブ後の電池のＴＣＯ上にある微粒子片は層間のシャントおよび不均一性をもたらす恐れがある。したがって、汚染物が生産プロセス全体にわたって除去されることを保証するために、明確かつ管理の行き届いたプロセスが概して必要とされる。一実施形態では、洗浄モジュール２０６は、カリフォルニア州、サンタクララのＥｎｅｒｇｙ  ａｎｄ  Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ  Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ  ｄｉｖｉｓｉｏｎから入手可能である。
【００２５】
[0033]図１および図２を参照すると、一実施形態では、ステップ１０８を実行する前に、基板３０２はフロントエンド処理モジュール（図２には図示されていない）に輸送され、ここでフロントコンタクト形成プロセス、つまりステップ１０７が基板３０２に実行される。一実施形態では、フロントエンド処理モジュールは、後述の処理モジュール２１８に類似している。ステップ１０７において、１つ以上の基板フロントコンタクト形成ステップは、未加工の太陽電池基板３０２上にフロントコンタクト領域を形成するために使用される１つ以上の準備、エッチングおよび／または材料堆積ステップを含むことがある。一実施形態では、ステップ１０７は概して、基板３０２の表面上にフロントコンタクト領域を形成するために使用される１つ以上のＰＶＤステップを備える。一実施形態では、フロントコンタクト領域は、亜鉛（Ｚｎ）、アルミニウム（Ａｌ）、インジウム（Ｉｎ）およびスズ（Ｓｎ）からなる群より選択された金属元素を含有可能な透過性導電酸化（ＴＣＯ）層を含有する。一例では、酸化亜鉛（ＺｎＯ）が、フロントコンタクト層の少なくとも一部を形成するために使用される。一実施形態では、フロントエンド処理モジュールは、フロントコンタクト形成ステップを堆積するために１つ以上の処理ステップが実行される、カリフォルニア州、サンタクララのＡｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓから市販されているＡＴＯＮ（商標）ＰＶＤ５．７ツールである。別の実施形態では、１つ以上のＣＶＤステップが、基板３０２の表面上にフロントコンタクト領域を形成するために使用される。
【００２６】
[0034]次に、デバイス基板３０３がスクライブモジュール２０８に輸送され、ここで、ステップ１０８つまりフロントコンタクト分離ステップがデバイス基板３０３に実行されて、デバイス基板３０３の表面の異なる領域を相互に絶縁する。ステップ１０８において、レーザー切断プロセスなどの材料除去ステップを使用することによって、材料がデバイス基板３０３の表面から除去される。ステップ１０８の成功基準は、スクライブエリアを最小限にしつつ良好な電池間および電池・エッジ間の分離を達成することである。一実施形態では、Ｎｄ：バナジウム酸塩（Ｎｄ：ＹＶＯ４）レーザー源が、デバイス基板３０３の表面から材料を取り除いて、デバイス基板３０３のある領域を次の領域から絶縁するラインを形成するために使用される。一実施形態では、ステップ１０８で実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上に配置されている材料をパターニングして、太陽電池３００を作る個別電池（例えば、基準電池３８２Ａおよび３８２Ｂ）の各々を分離する。一実施形態では、カリフォルニア州、サンタクララのＡｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から入手可能な５．７ｍ２基板レーザースクライブモジュールが、デバイス基板３０３の表面の領域を正確に絶縁するための、簡単かつ信頼性の高い光学装置および基板運動を提供するために使用される。別の実施形態では、ウォータージェットカッティングツールやダイアモンドスクライブが、デバイス基板３０３の表面上の種々の領域を分離するために使用される。一態様では、スクライブモジュール２０８に入るデバイス基板３０３の温度は、抵抗ヒーターおよび／または冷却コンポーネント（例えば、熱交換器、熱電素子）を含有可能なアクティブ温度コントロールハードウェアアセンブリの使用によって、約２０℃〜約２６℃の範囲の温度であることを保証するのが望ましい。一実施形態では、デバイス基板３０３の温度を約２５±０．５℃にコントロールすることが望ましい。
【００２７】
[0035]次に、デバイス基板３０３が洗浄モジュール２１０に輸送され、ここで、ステップ１１０、つまり事前堆積基板洗浄ステップがデバイス基板３０３に実行され、電池分離ステップ（ステップ１０８）の実行後にデバイス基板３０３の表面上に見られる汚染物を除去する。通常、洗浄モジュール２１０は湿式化学スクラブおよびすすぎステップを使用して、電池分離ステップの実行後にデバイス基板３０３の表面上に見られる望ましくない汚染物を除去する。一実施形態では、上記ステップ１０６で説明されているプロセスに類似の洗浄プロセスがデバイス基板３０３に実行され、デバイス基板３０３の表面上の汚染物を除去する。
【００２８】
[0036]次に、デバイス基板３０３が処理モジュール２１２に輸送され、ここで、１つ以上の光吸収堆積ステップを備えるステップ１１２がデバイス基板３０３に実行される。ステップ１１２において、１つ以上の光吸収堆積ステップは、太陽電池デバイスの種々の領域を形成するために使用される１つ以上の準備、エッチングおよび／または材料堆積ステップを含んでもよい。ステップ１１２は概して、１つ以上のｐ−ｉ−ｎ接合を形成するために使用される一連のサブ処理ステップを備えている。一実施形態では、１つ以上のｐ−ｉ−ｎ接合はアモルファスシリコンおよび／またはミクロ結晶シリコン材料を備えている。一般的に、１つ以上の処理ステップは、処理モジュール２１２に見られる１つ以上のクラスタツール（例えば、クラスタツール２１２Ａ〜２１２Ｄ）で実行され、デバイス基板３０３上に形成されている太陽電池デバイスに１つ以上の層を形成する。一実施形態では、デバイス基板３０３は、クラスタツール２１２Ａ〜２１２Ｄのうちの１つ以上に移送される前に、累積器２１１Ａに移送される。一実施形態では、太陽電池デバイスが、図３Ｂに図示されているタンデム接合太陽電池３００などの複数の接合を含むように形成される場合、処理モジュール２１２におけるクラスタツール２１２Ａは第１のｐ−ｉ−ｎ接合３２０を形成するように適合され、クラスタツール２１２Ｂ〜２１２Ｄは第２のｐ−ｉ−ｎ接合３３０を形成するように構成されている。ｐ−ｉ−ｎ接合に１つ以上の層を堆積するために使用されるハードウェアおよび処理方法に関する情報はさらに、２００８年７月２３日に出願された米国特許出願第１２／１７８，２８９号［代理人整理番号第ＡＰＰＭ１１７０９．Ｐ３号］、および２００８年７月９日に出願された米国特許出願第１２／１７０，３８７号［代理人整理番号第ＡＰＰＭ１１７１０号］に説明されており、これらは両方とも参照してここに組み込まれている。
【００２９】
[0037]プロセスシーケンス１００の一実施形態では、冷却ステップ、つまりステップ１１３が、ステップ１１２が実行された後に実行される。冷却ステップは概して、デバイス基板３０３の温度を安定させて、後続の処理ステップにおいて各デバイス基板３０３が経験する処理条件が反復可能であることを保証するために使用される。概して、処理モジュール２１２を出るデバイス基板３０３の温度は広範囲の摂氏温度で変化して、温度５０℃を超える場合があり、これは、後続処理ステップおよび太陽電池性能の変動性をもたらす可能性がある。
【００３０】
[0038]一実施形態では、冷却ステップ１１３は、１つ以上の累積器２１１に見られる基板サポート位置のうちの１つ以上で実行される。生産ラインの一構成において、図２に示されているように、処理済みデバイス基板３０３は、デバイス基板３０３の温度をコントロールするために、所望の期間累積器２１１Ｂのうちの１つに位置決めされてもよい。一実施形態では、システムコントローラー２９０は、累積器２１１を介してデバイス基板３０３の位置決め、タイミングおよび移動をコントロールして、生産ラインを介して下流に進む前に、デバイス基板３０３の温度をコントロールするために使用される。
【００３１】
[0039]次に、デバイス基板３０３はスクライブモジュール２１４に輸送され、ここで、ステップ１１４、つまり相互接続形成ステップがデバイス基板３０３に実行され、デバイス基板３０３の表面の種々の領域を相互に絶縁する。ステップ１１４において、レーザー切断プロセスなどの材料除去ステップを使用することによって、材料がデバイス基板３０３の表面から除去される。一実施形態では、Ｎｄ：バナジウム酸塩（Ｎｄ：ＹＶＯ４）レーザー源が、基板表面から材料を取り除き、ある太陽電池を次の太陽電池から絶縁するラインを形成するために使用される。一実施形態では、Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃから入手可能な５．７ｍ２基板レーザースクライブモジュールが正確なスクライブプロセスを実行するために使用される。一実施形態では、ステップ１０８で実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、デバイス基板３０３上に配置されている材料をパターニングして、太陽電池３００を作る個別電池を分離する。図３Ｅに示されているように、一実施形態では、トレンチ３８１Ｂが、レーザースクライブプロセスを使用して第１のｐ−ｉ−ｎ接合３２０の層に形成される。別の実施形態では、ウォータージェットカッティングツールまたはダイアモンドスクライブが、太陽電池の表面上の種々の領域を分離するために使用される。一態様では、スクラブモジュール２１４に入るデバイス基板３０３の温度が、抵抗ヒーターおよび／または冷却コンポーネント（例えば、熱交換器、熱電素子）を含有可能なアクティブ温度コントロールハードウェアアセンブリを使用して、約２０℃〜約２６℃の範囲の温度であることを保証するのが望ましい。一実施形態では、基板温度を約２５±０．５℃にコントロールすることが望ましい。
【００３２】
[0040]一実施形態では、太陽電池生産ライン２００は、少なくとも１つの累積器２１１をスクライブモジュール２１４の背後に位置決めしている。生産時に、累積器２１１Ｃは、コンタクト堆積チャンバ２１８への基板の迅速な補給を提供したり、かつ／または、処理モジュール２１２から入ってくる基板が、コンタクト堆積チャンバ２１８が下方に進む場合には保存可能であり、あるいはスクライブモジュール２１４のスループットについていけない収集エリアを提供したりするために使用可能である。一実施形態では、累積器２１１Ｃを出る基板の温度を監視および／またはアクティブコントロールして、バックコンタクト形成ステップ１２０の結果が反復可能であることを保証することが概して望ましい。一態様では、累積器２１１Ｃを出たり、コンタクト堆積チャンバ２１８に到着したりする基板の温度が約２０℃〜約２６℃の範囲の温度であることを保証するのが望ましい。一実施形態では、基板温度を約２５±０．５℃にコントロールすることが望ましい。一実施形態では、少なくとも約８０個の基板を保有可能な１つ以上の累積器２１１Ｃを位置決めすることが望ましい。
【００３３】
[0041]次に、デバイス基板３０３が処理モジュール２１８に輸送され、ここでは、１つ以上の基板バックコンタクト形成ステップ、つまりステップ１１８がデバイス基板３０３に実行される。ステップ１１８において、１つ以上の基板バックコンタクト形成ステップは、太陽電池デバイスのバックコンタクト領域を形成するために使用される１つ以上の準備、エッチングおよび／または材料堆積ステップを含んでもよい。一実施形態では、ステップ１１８は概して、デバイス基板３０３の表面上にバックコンタクト層３５０を形成するために使用される１つ以上のＰＶＤステップを備えている。一実施形態では、１つ以上のＰＶＤ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）およびバナジウム（Ｖ）からなる群より選択された金属層を含有するバックコンタクト領域を形成するために使用される。一例では、酸化亜鉛（ＺｎＯ）やニッケルバナジウム合金（ＮｉＶ）が、バックコンタクト層３０５の少なくとも一部を形成するために使用される。一実施形態では、１つ以上の処理ステップが、カリフォルニア州、サンタクララのＡｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓから入手可能なＡＴＯＮ（商標）ＰＶＤ５．７ツールを使用して実行される。別の実施形態では、１つ以上のＣＶＤステップが、デバイス基板３０３の表面上にバックコンタクト層３５０を形成するために使用される。
【００３４】
[0042]一実施形態では、太陽電池生産ライン２００は少なくとも１つの累積器２１１を処理モジュール２１８の背後に位置決めしている。生産中、累積器２１１Ｄは、スクライブモジュール２２０に基板の迅速な補給を提供したり、かつ／または、処理モジュール２１８から入ってくる基板が、スクライブモジュール２２０が下方に行く場合には保存可能であり、あるいは処理モジュール２１８のスループットについていけない収集エリアを提供したりするために使用可能である。一実施形態では、累積器２１１Ｄを出る基板の温度を監視および／またはアクティブコントロールして、バックコンタクト形成ステップ１２０の結果が反復可能であることを保証するのが概して望ましい。一態様では、累積器２１１Ｄを出たりスクライブモジュール２２０に到着したりする基板の温度が約２０℃〜約２６℃の範囲の温度であることを保証するのが望ましい。一実施形態では、基板温度を約２５±０．５℃にコントロールすることが望ましい。一実施形態では、少なくとも約８０個の基板を保有可能な１つ以上の累積器２１１Ｃを位置決めすることが望ましい。
【００３５】
[0043]次に、デバイス基板３０３がスクライブモジュール２２０に輸送され、ここで、ステップ１２０、つまりバックコンタクト分離ステップがデバイス基板３０３に実行されて、基板表面上に含有されている複数の太陽電池を相互に絶縁する。ステップ１２０において、レーザー切断プロセスなどの材料除去ステップを使用して材料が基板表面から除去される。一実施形態では、Ｎｄ：バナジウム酸塩（Ｎｄ：ＹＶＯ４）レーザー源が、デバイス基板３０３の表面から材料を取り除き、ある太陽電池を次の太陽電池から絶縁するラインを形成するために使用される。一実施形態では、Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から入手可能な５．７ｍ２基板レーザースクライブモジュールが、デバイス基板３０３の所望の領域を正確にスクライブするために使用される。一実施形態では、ステップ１２０で実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、デバイス基板３０３上に配置されている材料をパターニングして、太陽電池３００を作る個別電池を分離する。図３Ｅに示されているように、一実施形態では、トレンチ３８１Ｃが、レーザースクライブプロセスを使用して第１のｐ−ｉ−ｎ接合３２０およびバックコンタクト層３５０に形成される。一態様では、抵抗ヒーターおよび／または冷却コンポーネント（例えば、熱交換器、熱電素子）を含有可能なアクティブ温度コントロールハードウェアアセンブリを使用することによって、スクライブモジュール２２０に入るデバイス基板３０３の温度が約２０℃〜約２６℃の範囲の温度であることを保証するのが望ましい。一実施形態では、基板温度を約２５±０．５℃にコントロールすることが望ましい。
【００３６】
[0044]次に、デバイス基板３０３は品質保証モジュール２２２に輸送され、ここで、ステップ１２２、つまり品質保証および／またはシャント除去ステップがデバイス基板３０３に実行され、基板表面上に形成されているデバイスが所望の品質基準を満たし、かつ場合によっては形成済みデバイスにおける欠陥を補正することを保証する。ステップ１２２において、調査デバイスが、１つ以上の基板コンタクトプローブを使用することによって、形成済み太陽電池デバイスの品質および材料特性を測定するために使用される。一実施形態では、品質保証モジュール２２２は太陽電池のｐ−ｉ−ｎ接合に低レベルの光を投影し、１つ以上のプローブを使用して、電池の出力を測定し、かつ形成済み太陽電池デバイスの電気特徴を判断する。モジュールが形成済みデバイスの欠陥を検出すると、補正アクションを行い、デバイス基板３０３上の形成済み太陽電池における欠陥を固定する。一実施形態では、ショートまたは他の類似の欠陥が発見されると、基板表面上の領域間にリバースバイアスを作成して、太陽電池デバイスの不完全形成領域のうちの１つ以上をコントロールおよび／または補正することが望ましい場合がある。補正プロセス時に、リバースバイアスは概して、太陽電池における欠陥が補正されるのに十分高い電圧を送出する。一例では、デバイス基板３０３の仮定的に分離されている領域間にショートが見られる場合、リバースバイアスの大きさは、分離領域間のエリアに導電要素をもたらし、電気ショートの大きさを排除または低減する何らかの方法で位相変化、分解あるいは変更させるレベルに増大されることがある。プロセスシーケンス１００の一実施形態では、品質保証モジュール２２２およびファクトリ自動化システムが共に、品質保証テスト時に形成されたデバイス基板３０３に見られる品質問題を解決するために使用される。場合によっては、デバイス基板３０３は、製作ステップのうちの１つ以上をデバイス基板３０３上に再実行させて（例えば、バックコンタクト分離ステップ（ステップ１２０））、処理済みデバイス基板３０３に伴う１つ以上の品質問題を補正するために、処理シーケンスの下流に送り返されることがある。
【００３７】
[0045]次に、デバイス基板３０３は任意に基板セクショニングモジュール２２４に輸送され、ここで、基板セクショニングステップ１２４が、デバイス基板３０３を複数の小型デバイス基板３０３にカットして複数の小型太陽電池デバイスを形成するために使用される。ステップ１２４の一実施形態では、デバイス基板３０３は、デバイス基板３０３を正確にカットおよびセクショニングして所望のサイズの太陽電池デバイスを形成するためにＣＮＣガラスカッティングツールを使用する基板セクショニングモジュール２２４に挿入される。一実施形態では、デバイス基板３０３は、ガラススクライブツールを使用してデバイス基板３０３の表面を正確にスコアリングするカッティングモジュール２２４に挿入される。デバイス基板３０３は次いでスコアラインに沿って破壊されて、太陽電池デバイスの完了に必要な所望のサイズおよび数のセクションを生産する。
【００３８】
[0046]一実施形態では、太陽電池生産ライン２００は、５．７ｍ２以上の基板３０２またはデバイス基板３０３を受容（ステップ１０２）および処理するように適合されている。一実施形態では、これらの大面積基板３０２は部分的に処理されてから、ステップ１２４で４つの１．４ｍ２デバイス基板３０３にセクショニングされる。一実施形態では、システムは、さらなる機器や処理ステップなしで、大型デバイス基板３０３（例えば、ＴＣＯコーティングされた２２００ｍｍ×２６００ｍｍ×３ｍｍガラス）を処理して、種々のサイズの太陽電池デバイスを生産するように設計されている。現在のアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）薄膜ファクトリは、異なるサイズの太陽電池デバイスごとに１つの生産ラインを有しているはずである。本発明では、製造ラインは迅速にスイッチングして異なる太陽電池デバイスサイズを製造可能である。本発明の一態様では、製造ラインは高い太陽電池デバイススループットを提供可能であり、これは通常、単一の大型基板上に太陽電池デバイスを形成してから、この基板をセクショニングしてより好ましいサイズの太陽電池を形成することによって、メガワット／年で測定される。
【００３９】
[0047]生産ライン２００の一実施形態では、ライン（ＦＥＯＬ）（例えば、ステップ１０２〜１２２）のフロントエンドは大面積デバイス基板３０３（例えば、２２００ｍｍ×２６００ｍｍ）を処理するように設計されており、ライン（ＢＥＯＬ）のバックエンドは、セクショニングプロセスを使用して形成された大面積デバイス基板３０３や複数の小型デバイス基板３０３をさらに処理するように設計されている。本構成では、製造ラインの残りの部分が種々のサイズを受容し、さらに処理する。単入力による出力の柔軟性はソーラー薄膜産業においては一意であり、資本支出においてはかなりの節約をもたらしている。太陽電池デバイス製造者は種々のサイズのモジュールを生産するために単一ガラスサイズのものを大量に購入可能であるため、入力ガラスの材料コストもまた安価である。
【００４０】
[0048]一実施形態では、ステップ１０２〜１２２は、２２００ｍｍ×２６００ｍｍ×３ｍｍのガラスデバイス基板３０３などの大型デバイス基板３０３にプロセスステップを実行するように適合されている機器を使用するように構成可能であり、また後続のステップ１２４は、追加機器を必要とせずに、種々の小型サイズ太陽電池デバイスを製作するように適合可能である。別の実施形態では、ステップ１２４はプロセスシーケンス２００においてステップ１２２前に位置決めされるため、初期の大型デバイス基板３０３は、一度に１つずつまたは１グループ（つまり、一度に２つ以上）としてテストおよび特徴化される複数の個別太陽電池を形成するようにセクショニング可能である。この場合、ステップ１０２〜１２１は、２２００ｍｍ×２６００ｍｍ×３ｍｍのガラス基板などの大型デバイス基板３０３にプロセスステップを実行するように適合されている機器を使用するように構成されており、後続のステップ１２４および１２２は、追加機器を必要とせずに、種々の小型サイズモジュールを製作するように適合されている。例示的基板セクショニングモジュール２２４に関するより詳細な説明は、“Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ  Ｓｅｃｔｉｏｎｉｎｇ  Ｍｏｄｕｌｅ  ａｎｄ  Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ”と題されたセクションに提示されている。
【００４１】
[0049]図１および２を再度参照すると、デバイス基板３０３は次にシーマー／エッジ削除モジュール２２６に輸送され、ここでは基板表面・エッジ準備ステップ１２６が、デバイス基板３０３の種々の表面を準備して、このプロセスで後に生じる歩留まり問題を防止するために使用される。ステップ１２６の一実施形態では、デバイス基板３０３はシーマー／エッジ削除モジュール２２６に挿入されて、デバイス基板３０３のエッジを準備して、デバイス基板３０３のエッジを成形および準備する。デバイス基板３０３のエッジへの損傷は、使用可能な太陽電池デバイスを生産するためのデバイス歩留まりおよびコストに影響を与える恐れがある。別の実施形態では、シーマー／エッジ削除モジュール２２６は、デバイス基板３０３（例えば、１０ｍｍ）のエッジから堆積材料を除去して、デバイス基板３０３とバックサイドガラス間の確実なシールを形成するために使用可能な領域を提供する（つまり、後述のステップ１３４〜１３６）ために使用される。デバイス基板３０３のエッジからの材料除去はまた、最終的に形成された太陽電池における電気ショートを防止するために有用である。
【００４２】
[0050]一実施形態では、ダイアモンド含浸ベルトが、デバイス基板３０３のエッジ領域から堆積材料を研磨するために使用される。別の実施形態では、研磨ホイールが、デバイス基板３０３のエッジ領域から堆積材料を研磨するために使用される。別の実施形態では、デュアル研磨ホイールが、デバイス基板３０３のエッジから堆積材料を除去するために使用される。さらに別の実施形態では、グリットブラスティングやレーザー切断技術が、デバイス基板３０３のエッジから堆積材料を除去するために使用される。一態様では、シーマー／エッジ削除モジュール２２６は、成形研磨ホイール、角度付きの整列ベルトサンダーおよび／または研削ホイールを使用してデバイス基板３０３のエッジを丸めたり勾配を付けたりするために使用される。
【００４３】
[0051]次に、デバイス基板３０３はプレスクリーンモジュール２２８に輸送され、ここで、任意のプレスクリーンステップ１２８がデバイス基板３０３に実行されて、基板表面上に形成されたデバイスが所望の品質基準を満たすことを保証する。ステップ１２８において、発光源および調査デバイスが、１つ以上の基板コンタクトプローブの使用によって、形成済み太陽電池デバイスの出力を測定するために使用される。モジュール２２８が形成済みデバイスにおける欠陥を検出すると、補正アクションを行うか、太陽電池がスクラップされる場合がある。
【００４４】
[0052]次に、デバイス基板３０３は洗浄モジュール２３０に輸送され、ここで、ステップ１３０つまりプレラミネーション基板洗浄ステップがデバイス基板３０３に実行されて、ステップ１２２〜１２８を実行した後に基板３０３の表面上に見られる汚染物を除去する。通常、洗浄モジュール２３０は湿式化学スクラブおよびすすぎステップを使用して、電池分離ステップを実行後に基板表面上に見られる望ましくない汚染物を除去する。一実施形態では、ステップ１０６に説明されているプロセスに類似の洗浄プロセスが基板３０３に実行されて、基板３０３の表面上の汚染物を除去する。
【００４５】
[0053]次に、基板３０３は接着ワイヤ取り付けモジュール２３１に輸送されて、ここで、ステップ１３１、つまり接着ワイヤ取り付けステップが基板３０３に実行される。ステップ１３１が、種々の外部電気コンポーネントを形成済み太陽電池デバイスに接続するために必要な種々のワイヤ／リードを取り付けるために使用される。通常、接着ワイヤ取り付けモジュール２３１は、生産ライン２００で大型太陽電池を形成するためにしばしば必要とされる多数の相互接続を確実かつ迅速に形成するために好都合に使用される自動ワイヤ接着ツールである。一実施形態では、接着ワイヤ取り付けモジュール２３１は、形成済みバックコンタクト領域上にサイドバス３５５（図３Ｃ）および交差バス３５６を形成するために使用される（ステップ１１８）。この構成では、サイドバス３５５は、良好な電気接触を形成するために、バックコンタクト領域に見られるバックコンタクト層３５０に固定、接着および／または溶解可能な導電材料であってもよい。一実施形態では、サイドバス３５５および交差バス３５６は各々、銅テープ、ニッケルコート銀リボン、銀コートニッケルリボン、スズコート銅リボン、ニッケルコート銅リボン、または、太陽電池によって送出された電流を搬送し、かつバックコンタクト領域における金属層に確実に接着可能な他の導電材料などの金属ストリップを備えている。一実施形態では、金属ストリップは約２ｍｍ〜約１０ｍｍの幅、および約１ｍｍ〜約３ｍｍの厚さである。接合部においてサイドバス３５５に電気的に接続される交差バス３５６は、絶縁テープなどの絶縁材料３５７を使用して太陽電池のバックコンタクト層から電気的に分離可能である。交差バス３５６の各々の端部は概して、サイドバス３５５および交差バス３５６を、他の外部電気コンポーネントに形成済み太陽電池を接続するために使用される接合ボックス３７０に見られる電気接続部に接続させるために使用される１つ以上のリードを有している。バスワイヤを薄膜ソーラーモジュールに半田付けすることに関するさらなる情報は、米国仮特許出願第６０／９６７，０７７号、米国仮特許出願第６１／０２３，８１０号および米国仮特許出願第６１／０３２，００５号に開示されており、これらは参照してここに組み込まれている。
【００４６】
[0054]次のステップであるステップ１３２において、接着材料３６０（図３Ｄ）および「バックガラス」基板３６１は、太陽電池形成プロセス（つまり、プロセスシーケンス１００）への送出に対して準備されている。準備プロセスは概して、材料準備モジュール２３２Ａと、ガラスローディングモジュール２３２Ｂとガラス洗浄モジュール２３２Ｃとを概して備えているガラスレイアップモジュール２３２で実行される。バックガラス基板３６１は、ラミネートプロセス（後述のステップ１３４）を使用して上記ステップ１０２〜１３０で形成されたデバイス基板３０３上に接着される。一般的に、環境が太陽電池の寿命中にこれに攻撃するのを防止するための密封シールを形成するために、バックガラス基板３６１とデバイス基板３０３上の堆積層との間に配置されるポリマー材料の準備をステップ１３２は必要とする。図２を参照すると、ステップ１３２は概して、接着材料３６０が材料準備モジュール２３２Ａで準備され、接着材料３６０は次いでデバイス基板３０３上に配置され、バックガラス基板３６１がローディングモジュール２３２Ｂにロードされ、かつ洗浄モジュール２３２Ｃを使用して洗浄され、バックガラス基板３６１が接着材料３６０およびデバイス基板３０３上に配置される一連のサブステップを備えている。
【００４７】
[0055]一実施形態では、材料準備モジュール２３２Ａは、シート形態の接着材料３６０を受け取り、１つ以上のカッティング動作を実行して、バックサイドガラスとデバイス基板３０３上に形成されている太陽電池との間の確実なシールを形成するようにサイズ設定されたポリビニルブチラール（ＰＶＢ）やエチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）などの接着材料を提供するように適合されている。一般的に、ポリマー性の接着材料３６０を使用する場合、接着材料３６０が太陽電池デバイスに保存および一体化される太陽電池生産ライン２００の温度（例えば、１６〜１８℃）および相対湿度（例えば、ＲＨ２０〜２２％）をコントロールして、接着モジュール２３４に形成されている接着の属性が反復可能であり、かつポリマー材料の寸法が安定的であることを保証するのが望ましい。温度および湿度がコントロールされているエリア（例えば、Ｔ＝６〜８℃；ＲＨ＝２０〜２２％）で使用する前に接着材料を保存するのが概して望ましい。接着されたデバイス（ステップ１３４）の種々のコンポーネントの耐性スタックアップは大型太陽電池を形成する場合に問題となる恐れがあるため、接着材料特性の正確なコントロールおよびカッティングプロセスの許容値は、確実な密封シールが形成されることを保証するために必要とされる。一実施形態では、ＰＶＢは、このＵＶ安定性、湿気耐性、熱サイクリング、良好なＵＳファイヤレーティング、Ｉｎｔｌ  Ｂｕｉｌｄｉｎｇ  Ｃｏｄｅによるコンプライアンス、低コストおよび再加工可能な熱可塑性ゆえの利点を享受するように使用されてもよい。ステップ１３２の一部では、接着材料３６０は、自動ロボットデバイスを使用して、デバイス基板３０３のバックコンタクト層３５０、サイドバス３５５（図３Ｃ）および交差バス３５６（図３Ｃ）の要素上に輸送および位置決めされる。デバイス基板３０３および接着材料３６０は次いでバックガラス基板３６１を受け取るように位置決めされ、これは、接着材料３６０を位置決めするために使用されるのと同じ自動ロボットデバイスまたは第２のロボットデバイスを使用してこの上に配置されることが可能である。
【００４８】
[0056]一実施形態では、接着材料３６０上にバックガラス基板３６１を位置決めする前に、１つ以上の準備ステップがバックガラス基板３６１に実行されて、後続のシールプロセスおよび最終的なソーラー製品が望ましく形成されることを保証する。場合によっては、バックガラス基板３６１は、基板３６１のエッジ、全体サイズおよび／または清浄度がうまくコントロールされていない「未加工」状態で受け取られる。「未加工」基板の受け取りは、ソーラーデバイスを形成する前に基板を準備および保存するためのコストを削減することによって、最終的に形成された太陽電池デバイスの太陽電池デバイスコスト、設備コストおよび生産コストを削減する。ステップ１３２の一実施形態では、バックガラス基板３６１の表面およびエッジは、バックガラス基板洗浄ステップを実行する前にシーミングモジュール（例えば、シーマー２０４）で準備される。ステップ２３２の次のサブステップでは、バックガラス基板３６１は洗浄モジュール２３２Ｂに輸送され、ここで、基板洗浄ステップが基板３６１に実行されて、基板３６１の表面上に見られる汚染物を除去する。一般的な汚染物は、基板形成プロセス（例えば、ガラス製造プロセス）時および／または基板３６１の出荷時に基板３６１上に堆積された材料を含むことがある。通常、洗浄モジュール２３２Ｂは湿式化学スクラブおよびすすぎステップを使用して、上述のように望ましくない汚染物を除去する。準備されたバックガラス基板３６１は次いで、自動ロボットデバイスを使用して、接着材料上、および部分的にはデバイス基板３０３上に位置決めされる。
【００４９】
[0057]次に、デバイス基板３０３、バックガラス基板３６１および接着材料３６０は接着モジュール２３４に輸送され、ここで、ステップ１３４、つまりラミネーションステップが実行されて、バックサイドガラス基板３６１を、上述のステップ１０２〜１３０で形成されたデバイス基板に接着する。ステップ１３４において、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）やエチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）などの接着材料３６０がバックサイドガラス基板３６１とデバイス基板３０３間に挟持される。熱および圧力がこの構造に印加されて、接着モジュール２３４に見られる種々の加熱要素および他のデバイスを使用して接着およびシールされたデバイスを形成する。デバイス基板３０３、バックガラス基板３６１および接着材料３６０はしたがって、太陽電池デバイスのアクティブ領域を少なくとも部分的に封入する複合太陽電池構造３０４（図３Ｄ）を形成する。一実施形態では、バックガラス基板３６１に形成されている少なくとも１つのホールが接着材料３６０によって少なくとも部分的に露出されたままであり、交差バス３５６やサイドバス３５５の一部を曝露されたままにすることによって、後のステップ（つまり、ステップ１３８）で太陽電池構造３０４のこれらの領域に電気接続が可能になる。
【００５０】
[0058]次に、複合太陽電池構造３０４はオートクレーブモジュール２３６に輸送され、ここで、ステップ１３６、つまりオートクレーブステップが複合太陽電池構造３０４に実行されて、接着構造におけるトラップガラスを除去して、良好な接着がステップ１３４時に形成されることを保証する。ステップ１３４において、接着された太陽電池構造３０４はオートクレーブモジュールの処理領域に挿入され、ここでは熱および高圧ガスが送出されてトラップガスの量を削減し、かつデバイス基板３０３、バックガラス基板および接着材料３６０間の接着の特性を改良する。オートクレーブで実行されたプロセスはまた、ガラスおよび接着層（例えば、ＰＶＢ層）の応力がより良好にコントロールされて、接着／ラミネーションプロセス時に誘導される応力による密封シールの将来的な欠陥やガラスの欠陥を防止することを保証するのに有用である。一実施形態では、デバイス基板３０３、バックガラス基板３６１および接着材料３６０を、形成済み太陽電池構造３０４のコンポーネントのうちの１つ以上において応力緩和をもたらす温度に加熱することが望ましい。
【００５１】
[0059]次に、太陽電池構造３０４は接合ボックス取り付けモジュール２３８に輸送され、ここで、接合ボックス取り付けステップ１３８が形成済み太陽電池構造３０４に実行される。ステップ１３８で使用された接合ボックス取り付けモジュール２３８は、部分的に形成されている太陽電池に接合ボックス３７０（図３Ｃ）を設置するために使用される。設置された接合ボックス３７０は、他の太陽電池や電力グリッドなどの形成済み太陽電池に接続することになる外部電気コンポーネントと、ステップ１３１で形成されたリードなどの内部電気接続ポイントとの間のインタフェースとして作用する。一実施形態では、接合ボックス３７０は１つ以上の接続ポイント３７１、３７２を含有しているため、形成済み太陽電池は、生成済み電力を送出するために、他の外部デバイスに容易かつシステム的に接続可能である。
【００５２】
[0060]次に、太陽電池構造３０４がデバイステストモジュール２４０に輸送され、ここで、デバイスス洗浄および分析ステップ１４０が太陽電池構造３０４に実行され、太陽電池構造３０４の表面上に形成されたデバイスが所望の品質基準を満たすことを保証する。一実施形態では、デバイステストモジュール２４０は、１つ以上の形成済み太陽電池の出力を認定およびテストするために使用されるソーラーシミュレーターモジュールである。ステップ１４０において、発光源および調査デバイスが、接合ボックス３７０における端末と電気接触するように適合されている１つ以上の自動コンポーネントを使用して形成済み太陽電池デバイスの出力を測定するために使用される。モジュールが形成済みデバイスにおける欠陥を検出すると、補正アクションを行うことができ、あるいは太陽電池がスクラップ可能である。
【００５３】
[0061]次に、太陽電池構造３０４がサポート構造モジュール２４１に輸送され、ここで、サポート構造搭載ステップ１４１が太陽電池構造３０４に実行され、ステップ１０２〜１４０を使用して形成された太陽電池構造３０４に取り付けられた１つ以上の搭載要素を有する完全な太陽電池デバイスを、カスタマーのサイトにおいて容易に搭載され、かつ迅速に設置可能な完全な太陽電池デバイスに提供する。
【００５４】
[0062]次に、太陽電池構造３０４がアンロードモジュール２４２に輸送され、ここで、ステップ１４２、つまりデバイスアンロードステップが基板に実行され、太陽電池生産ライン２００から形成済み太陽電池を除去する。
【００５５】
[0063]太陽電池生産ライン２００の一実施形態では、生産ラインにおける１つ以上の領域がクリーンルーム環境に位置決めされ、汚染物を削減したり、太陽電池デバイス歩留まりおよび耐用年数に影響するのを防止したりする。一実施形態では、図２に示されているように、クラス１０，０００のクリーンルームスペース２５０が、ステップ１０８〜１１８およびステップ１３０〜１３４を実行するために使用されるモジュール周辺に配置される。
【００５６】
基板セクショニングモジュールおよびプロセス
[0064]基板セクショニングモジュール２２４および基板セクショニングステップ１２４で実行される処理シーケンスは、ソーラーモジュールへのさらなる処理のために、大型の部分処理済みデバイス基板３０３（つまり、１つ以上の薄いシリコン膜をこの上に堆積している基板）を２つ以上のデバイス基板３０３にセクショニングするために使用される。一実施形態では、基板セクショニングモジュールは２６００ｍｍ×２２００ｍｍのデバイス基板３０３を受け取り、これを、さらなる処理のために、２つの１３００ｍｍ×２２００ｍｍのデバイス基板３０３にセクショニングする。一実施形態では、基板セクショニングモジュールは２６００ｍｍ×２２００ｍｍのデバイス基板３０３を受け取り、これを、さらなる処理のために２つの２６００ｍｍ×１１００ｍｍのデバイス基板３０３にセクショニングする。一実施形態では、基板セクショニングモジュールは２６００ｍｍ×２２００ｍｍのデバイス基板３０３を受け取り、これを、さらなる処理のために、４つの１３００ｍｍ×１１００ｍｍのデバイス基板３０３にセクショニングする。
【００５７】
[0065]一実施形態では、システムコントローラー２９０（図２）は、基板セクショニングモジュール２２４によって生産されたデバイス基板３０３のセクションの数およびサイズをコントロールする。したがって、システムコントローラー２９０は、下流モジュールへのプロセスおよび調整の両方を調節して、生産されたセクションのサイズにかかわらず基板セクショニングモジュールによって生産されたデバイス基板３０３のセクションを収容してさらに処理するために、シーケンス１００（図１）の全下流プロセスにコマンドを送る。
【００５８】
[0066]図４Ａ〜図４Ｅは、基板セクショニングモジュール２２４の一実施形態に従ってデバイス基板３０３をセクショニングするシーケンスを図示する平面概略図である。図４Ａを参照すると、入口コンベヤ４１０がデバイス基板３０３をスクライブステーション４２０に輸送する。一実施形態では、薄膜をこの上に堆積しているデバイス基板３０３の側部が上を向いている。スクライブコンベヤ４２２は、スクライブするためにデバイス基板をスクライブステーション４２０に位置決めする。スクライブステーション４２０において、図４Ｂに示されているように、デバイス基板３０３のプログラミング済みセクショニングにしたがって、スクライブ機構４２４を介してデバイス基板３０３の上部表面にパターンがスクライブされる。一実施形態では、入口コンベヤ４１０、スクライブコンベヤ４２２およびスクライブ機構４２４が、システムコントローラー２９０（図２）を介して相互に、かつシーケンス１００（図１）の他の動作によってコントロールおよび調節される。
【００５９】
[0067]一実施形態では、スクライブ機構４２４は、機械スクライブホイールなどの機械スクライブ機構である。一実施形態では、スクライブ機構４２４は、レーザースクライブ機構などの光学スクライブ機構である。用いられているスクライブ機構４２４のタイプにかかわらず、スクライブ機構はデバイス基板３０３の処理表面上に堆積されている膜を介して完全にカットし、下地ガラスの上部表面を明確にスコアリングしなければならない点に注目すべきである。
【００６０】
[0068]スコアリングされたデバイス基板３０３は次いで、スクライブステーションコンベヤ４２２を介して、図４Ｃに示されているような交差移送ステーション４３０上に部分的に搬送される。第１の移送ステーションコンベヤ４３２がシステムコントローラー２９０を介してスクライブステーションコンベヤ４２２によって調節されて、デバイス基板３０３を適切に位置決めする。図５Ａ〜５Ｃは、本発明の一実施形態に従ったスコアリング済みデバイス基板３０３を破壊するプロセスを概略的に図示している。図４Ｃおよび５Ａを参照すると、スコアリング済みデバイス基板３０３が、Ｘ軸に沿ってスクライブされたラインがローラー４２６上に直接配置されるように、ローラー４２６上に位置決めされる。ローラー４２６は次いで、図５Ｂに概略的に示されているように、持ち上げられて、デバイス基板３０３の下部表面と接触して配置される。図５Ｃに概略的に描かれているように、ローラー４２６は持ち上げられて、スクライブラインに沿った、かつデバイス基板３０３の平面に直交するデバイス基板３０３の下部表面にリフト力を付与して、スクライブラインに沿ったクリーンな破壊をもたらす。
【００６１】
[0069]一実施形態では、ローラー４２６は、デバイス基板３０３の長さを延ばすパッド付き円筒ローラーである。ローラー４２６はアクチュエーター４２８によって持ち上げられる。一実施形態では、アクチュエーター４２８は電気、油圧または空気圧モーターであってもよい。一実施形態では、アクチュエーター４２８は油圧または空気圧シリンダーであってもよい。一実施形態では、アクチュエーター４２８はシステムコントローラー２９０によってコントロールおよび調節される。
【００６２】
[0070]次に、図４Ｄに示されるように、基板デバイス３０３の第１のセクション３０３Ａは第１の移送コンベヤ４３２を介して交差移送ステーション４３０に完全にロードされる。次に、第２の移送コンベヤ４３４が、出口コンベヤ４４０と関連して、図４Ｅに示されているように第１のセクション３０３Ａを出口コンベヤ４４０に部分的に移送する。第２の移送ステーションコンベヤ４３４はシステムコントローラー２９０を介して出口コンベヤ４４０によって調節されて、デバイス基板セクション３０３Ａを適切に位置決めする。図４Ｅおよび５Ａを参照すると、スコアリングおよびセクショニングされたデバイス基板３０３Ａが、Ｙ軸に沿ってスクライブされたラインがローラー４２６上に直接配置されるように、ローラー４２６上に位置決めされる。ローラー４２６は次いで図５Ｂに概略的に示されているように、持ち上げられ、セクショニングされたデバイス基板３０３Ａの下部表面と接触して配置される。図５Ｃに概略的に示されているように、ローラー４２６は持ち上げられて、スクライブラインに沿った、かつデバイス基板セクション３０３Ａの平面に直交するデバイス基板セクション３０３Ａの下部表面にリフト力を付与し、スクライブラインに沿ったクリーンな破壊をもたらす。結果として、基板セクション３０３Ａは２つの小型デバイス基板セクション３０３Ｃおよび３０３Ｄにセクショニングされる。基板セクション３０３Ｃおよび３０３Ｄの各々は次いで第２の移送コンベヤ４３４および出口コンベヤ４４０を介して、さらなる処理のために後続のモジュールに移送される。上記プロセスは次いで、デバイス基板セクション３０３Ｂに対して反復される。
【００６３】
[0071]上記実施形態は、単一基板デバイス３０３を４つの小型セクションにセクショニングするプロセスおよび装置を図示しているが、この実施形態は、スクライブ機構４２４を調整してＸ軸またはＹ軸いずれかの単一ラインのみをスクライブして、単一破壊プロバイダーのみを実行することによって単一の基板デバイス３０３を２つの小型セクションにセクショニングするために等しく機能することが明らかであるはずである。
【００６４】
[0072]上記は本発明の実施形態を目的としているが、本発明の他のさらなる実施形態がこの基本範囲から逸脱せずに考案されてもよく、またこの範囲は以下の特許請求の範囲によって判断される。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】図１は、本明細書に説明されている一実施形態に従った、太陽電池デバイスを形成するプロセスシーケンスを図示している。
【図２】図２は、本明細書に説明されている一実施形態に従った太陽電池生産ラインの平面図を図示している。
【図３Ａ】図３Ａは、本明細書に説明されている一実施形態に従った薄膜太陽電池デバイスの側部断面図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、本明細書に説明されている一実施形態に従った薄膜太陽電池デバイスの側部断面図である。
【図３Ｃ】図３Ｃは、本明細書に説明されている一実施形態に従った複合太陽電池構造の平面図である。
【図３Ｄ】図３Ｄは、図３Ｃの断面Ａ−Ａに沿った断面図である。
【図３Ｅ】図３Ｅは、本明細書に説明されている一実施形態に従った薄膜太陽電池デバイスの側部断面図である。
【図４Ａ】図４Ａは、本発明の一実施形態に従ったセクショニングモジュールのシーケンスを図示する概略平面図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、本発明の一実施形態に従ったセクショニングモジュールのシーケンスを図示する概略平面図である。
【図４Ｃ】図４Ｃは、本発明の一実施形態に従ったセクショニングモジュールのシーケンスを図示する概略平面図である。
【図４Ｄ】図４Ｄは、本発明の一実施形態に従ったセクショニングモジュールのシーケンスを図示する概略平面図である。
【図４Ｅ】図４Ｅは、本発明の一実施形態に従ったセクショニングモジュールのシーケンスを図示する概略平面図である。
【図５Ａ】図５Ａは、本発明の一実施形態に従った、基板をセクショニングするシーケンスを図示するセクショニングモジュールの一部の概略側面図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、本発明の一実施形態に従った、基板をセクショニングするシーケンスを図示するセクショニングモジュールの一部の概略側面図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、本発明の一実施形態に従った、基板をセクショニングするシーケンスを図示するセクショニングモジュールの一部の概略側面図である。
【符号の説明】
【００６６】
１００…プロセスシーケンス、２００…太陽電池生産ライン、２０４…フロントエンド基板シーミングモジュール、２０６…洗浄モジュール、２０８…スクライブモジュール、２１１…累積器、２１４…スクライブモジュール、２１８…処理モジュール、２２０…スクライブモジュール、２２２…品質保証モジュール、２２４…基板セクショニングモジュール、２２６…シーマー／エッジ削除モジュール、２３１…接着ワイヤ取り付けモジュール、２３２…ガラスレイアップモジュール、２３２Ａ…材料準備モジュール、２３２Ｂ…ガラスローディングモジュール、２３２Ｃ…ガラス洗浄モジュール、２３４…接着モジュール、２８１…自動デバイス、２９０…システムコントローラー、３００…太陽電池、３０２、３０３…基板、３０４…複合太陽電池構造、３１０…第１の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…真性半導体シリコンアモルファスシリコン層、３２６…ｎ型ミクロ結晶シリコン層、３３０…第２のｐ−ｉ−ｎ接合、３３２…ｐ型ミクロ結晶シリコン層、３３４…真性半導体ミクロ結晶シリコン層、３３６…ｎ型アモルファスシリコン層、３４０…第２のＴＣＯ層、３５０…バックコンタクト層、３５５…サイドバス、３５６…交差バス、３６０…接着材料、３６１…バックガラス基板、３７０…接合ボックス、３７１、３７２…接続ポイント、３８１Ａ、３８１Ｂ、３８１Ｃ…トレンチ、４１０…入口コンベヤ、４２０…スクライブステーション、４２２…スクライブコンベヤ、４２４…スクライブ機構、４２６…ローラー、４２８…アクチュエーター、４３０…交差移送ステーション、４３２…第１の移送ステーションコンベヤ、４３４…第２の移送コンベヤ、４４０…出口コンベヤ
【図１】
2010538475.tif 000003
【図２】
2010538475.tif 000004
【図３Ａ】
2010538475.tif 000005
【図３Ｂ】
2010538475.tif 000006
【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
2010538475.tif 000009
【図４Ａ】
2010538475.tif 000010
【図４Ｂ】
2010538475.tif 000011
【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
2010538475.tif 000013
【図４Ｅ】
2010538475.tif 000014
【図５Ａ】
2010538475.tif 000015
【図５Ｂ】
2010538475.tif 000016
【図５Ｃ】
2010538475.tif 000017
【国際調査報告】
2010538475.tif 000018