CN102648532A - 用于薄膜激光刻划的且具有提高的产量的方法和相关*** - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于制造太阳能电池组件的方法和相关***。方法的实例包括：形成一系列层，并在形成与任意隔离线相关的特征之前在所述层中刻划一系列对准的互联线。与现有的方法相比，所述方法的实例提供连续刻划的互联线的使用，在所述现有的方法中，至少一个互联线被分段以避免穿过先前形成的隔离线相关特征而进行刻划，所述先前形成的隔离线相关特征处于将要刻划隔离线的位置。使用连续刻划的互联线的能力可提高制造工艺的产量。

Description

用于薄膜激光刻划的且具有提高的产量的方法和相关***
相关申请的交叉引用
本申请要求于2009年8月6日提交的名称为“用于薄膜激光刻划的且具有提高的产量的方法和相关***”的美国临时专利申请No.61/231,941的权益。
背景技术
在此描述的各个实施例大体上涉及组件的制造，在所述组件中，将多个层沉积在基板上并且在所述层中刻划出多条线，更特别地，涉及通过顺序进行层的沉积和线的刻划来制造组件以提高产量的方法和相关***。这些方法和相关的***对于激光刻划薄膜单结和多结太阳能电池来说特别有效。
用于形成薄膜太阳能电池的现有制造顺序包括在基板上沉积或者形成多个层，所述基板例如适合于形成一个或多个p-n结的玻璃、金属或者聚合物基板。薄膜太阳能电池的实例包括透明导电氧化物(TCO)层、多个掺杂和未掺杂的硅层以及金属背层。可使用一系列激光刻划的线以制造串联连接的单个电池。可用于形成太阳能电池的材料的实例，以及用于形成电池的方法和装置在例如于2009年9月1日提出的名称为“多结太阳能电池及其形成方法和装置”的美国专利No.7,582,515中有所描述。
图1A至图1E示出了用于薄膜太阳能电池组件的现有制造顺序，在所述薄膜太阳能电池组件中，将多个层沉积在基板上并且在所述层中激光刻划出一系列线以描绘出单个电池。图1A示出了现有制造顺序中的第一步，其中将TCO层12沉积在玻璃基板10上。图1B示出了第二步，其中在TCO层12中激光刻划出第一组线14，16(本文中分别称作“P1”互联线和“P1”隔离线)。图1C示出了第三步，其中在TCO层12的顶部上以及在所刻划的P1线14、16内部沉积多个掺杂和未掺杂的非晶硅(a-Si)层18。图1D示出了第四步，其中在硅层18中激光刻划出第二组线20(“P2”线)。图1E示出了第五步，其中在硅层18的顶部以及在所刻划的P2线20的内部沉积金属层22。图1E还示出了第六步，其中如图所示的激光刻划出第三组线24，26(分别是“P3”互联线和“P3”隔离线)。
这种组件的制造与太阳能电池的总成本有关。虽然除生产的成本以外的其它因素(例如所制造项目的品质，管理成本等)是重要的考虑因素，但是也希望获得较低的生产成本。因此，希望开发出用于制造太阳能电池板的具有低的生产成本的改进的方法和相关的***。此外，对于包括层的沉积和在所述层中的线的划刻的其它制造工艺来说，也存在这种对于改进的方法和相关***的需求。
发明内容
以下提出了本发明一些实施例的简要概括，以提供对本发明的基本理解。这个概括不是本发明的详尽综述。本概括的意图不在于辨别本发明的关键/决定性要素，或描绘本发明的范围。它的唯一目的是以简单形式提出本发明的一些实施例，作为在后文提出的更详细描述的前序。
根据很多实施例提供用于使用制造顺序来制造太阳能电池组件和其它的这种组件且具有提高的产量的方法和相关***。这些方法和相关***对于激光刻划的薄膜多结太阳能电池的制造特别有效。
一个方面，提供了一种用于制造太阳能电池组件的方法。所述方法包括：提供包括基板和第一层的工件，将一个或多个第一互联线刻划到第一层中，将第二层沉积到第一层上和沉积到一个或多个第一互联线中，将一个或多个第二互联线刻划到第二层中，将第三层沉积到第二层上和沉积到一个或多个第二互联线中，将一个或多个第三互联线刻划到第二层和第三层中，以及将一个或多个隔离线刻划到第一层、第二层和第三层中。
另一方面，提供了一种用于制造太阳能电池组件的***。所述***包括：支撑机构，用于接收包括基板和第一层的工件；至少一个激光器装置，所述激光器装置的每一个都配置成将激光束引导至工件；以及激光器控制器。所述激光器控制器可操作以使所述至少一个激光器装置进行以下步骤：将一或多个第一互联线刻划到所述第一层中。在将第二层沉积到所述第一层上和沉积到一个或多个所述第一互联线中之后，可操作所述激光器控制器以使至少一个激光器装置将一个或多个第二互联线刻划到所述第二层中。在将第三层沉积到所述第二层上和沉积到所述一个或多个第二互联线中之后，可操作所述激光器控制器以使至少一个激光器装置将一个或多个第三互联线刻划到所述第二层和所述第三层中，以及将一个或多个隔离线刻划到所述第一层、所述第二层和所述第三层中。
在另一方面，提供了一种用于制造太阳能电池组件的方法，所述方法包括：提供包括基板和第一层的工件。所述方法还包括将一个或多个第一互联线刻划到第一层中。所述方法进一步包括：在将第二层沉积到所述第一层上和沉积到一个或多个第一互联线中之后，将一个或多个第二互联线刻划到所述第二层中。所述方法进一步包括：在将第三层沉积到所述第二层上和沉积到一个或多个第二互联线中之后，将一个或多个第三互联线刻划到所述第二层中和刻划到所述第三层中，以及将一个或多个隔离线刻划到所述第一层、所述第二层以及所述第三层中。
在另一方面，提供了一种用于制造太阳能电池组件的***，该***包括：平移平台，所述平移平台可操作以支撑工件，并在纵向方向上平移被支撑的工件；编码器，所述编码器与所述平移平台可操作地耦接以测量所述平移平台的位置；激光器，所述激光器可操作以产生能够从所述工件的至少一部分移除材料的输出；激光器开关，所述激光器开关与所述激光器耦接以通过触发激光器输出来控制激光器输出的时序；以及控制器，所述控制器与所述平移平台、所述编码器和所述激光器开关可操作地耦接。所述控制器可操作以响应于所述平移平台的用编码器测量出的位置来触发所述激光器开关，从而中断激光刻划线的形成以跳过先前形成的激光刻划线。在很多实施例中，所述控制器包括处理器和计算机可读介质，所述计算机可读介质包括指令，当所述指令被执行时使所述处理器完成所述激光器开关的所述触发。
在另一方面，提供了一种用于制造太阳能电池组件的***。所述***包括：用于接收工件的支撑机构；激光器，所述激光器可操作以产生能够从所述工件的至少一部分移除材料的输出；激光器开关，所述激光器开关与所述激光器耦接以通过触发激光器输出来控制所述激光器输出的时序；扫描装置，所述扫描装置可操作以控制来自所述激光器的输出的位置；编码器，所述编码器与所述扫描装置可操作地耦接以测量所述扫描装置的位置；以及控制器，所述控制器与所述扫描装置、所述编码器以及所述激光器开关可操作地耦接。所述控制器可操作以响应于所述扫描装置的用编码器测量出的位置来触发所述激光器开关，从而中断激光刻划线的形成以跳过先前形成的激光刻划线。在很多实施例中，所述控制器包括处理器和计算机可读介质，所述计算机可读介质包括指令，当所述指令被执行时使所述处理器完成所述激光器开关的所述触发。
为了更全面理解本发明的本质和优势，应参考以下的详细描述和附图。根据附图和以下的详细描述，本发明的其它方面、目的和优势是显而易见的。
附图说明
图1A至图1E以及图2图解地示出用于制造太阳能电池组件的现有顺序。
图3A和图3B图解地示出根据很多实施例的用于形成P2互联线的层结构前后。
图3C图解地示出在与P1隔离线的交叉处的层结构，在使用图1A至图1E和图2图示的现有顺序形成P2互联线期间跳过了所述P1隔离线。
图3D图解地示出有缺陷的P2互联线，如果在使用图1A至图1E和图2的现有顺序形成P2互联线期间没有跳过图3C的层结构，则可能会形成所述有缺陷的P2互联线。
图4A和图4B以及图5A和图5B分别图解地示出对于使用图1A至图1E和图2的现有顺序形成P3互联线和P3隔离线的层结构前后。
图6A至图6D以及图7图解地示出根据很多实施例的用于制造太阳能电池组件的制造顺序。
图8A至图8D图解地示出根据很多实施例的各种层结构，其中可使用图6A至图6D和图7的顺序形成P3隔离线。
图8E图解地示出根据很多实施例的P3隔离线结构。
图9是根据很多实施例的比较图6A至图6D以及图7的改进的刻划顺序和图1A至图1E以及图2的现有顺序的各方面的表格。
图10示出可根据很多实施例使用的激光刻划装置的透视图。
图11示出可根据很多实施例使用的激光刻划装置的端部视图。
图12示出可根据很多实施例使用的激光器组件的各部件。
图13示出可根据很多实施例使用的多个扫描区域的产生。
图14图解地示出根据很多实施例的成像装置与激光扫描组件的组合。
图15示出根据很多实施例的可用于移动工件和刻划***部件的平台。
图16图解地示出根据很多实施例的在激光刻划***的各部件之间的信号。
图17示出了根据很多实施例的用于激光刻划装置的控制图。
图18示出了根据很多实施例的用于激光刻划装置的数据流图。
具体实施方式
根据很多实施例提供用于利用制造顺序来制造太阳能电池组件和其它这类组件且具有提高的产量的方法和相关***。这些方法和相关***对于制造激光刻划的薄膜多结太阳能电池特别有效。
图2图解地示出当使用上述现有的顺序制造太阳能电池组件时，在太阳能电池组件中的激光刻划线的最终结构。如上所述，在现有制造顺序期间刻划的第一组线是P1线14，16，所述P1线14，16被刻划到TCO层12中(图1B中所示)。之后将硅层18沉积在TCO层12上和P1线14，16内(图1C中所示)。所刻划的第二组线是P2线20，所述P2线20被刻划到硅层18中(图1D中所示)。由于下述原因，现有制造顺序以分开的段刻划P2线20，以跳过先前刻划的P1隔离线16，所述P1隔离线16被填充且作为硅层18的沉积的一部分。之后将金属层22沉积在硅层18的顶部上和P2线20中(图1E中所示)。之后刻划P3线24、26(图1E中所示的最终结构)。在现有制造工艺中，可通过将出自位于工件下方的激光器组件的一系列激光脉冲向上引导穿过基板10和TCO层12以引起硅层18和相邻金属层24两者的烧蚀，来激光刻划P3互联线24(见图1E中所示的P3互联线24的最终结构)。在现有制造工艺中，可通过将出自位于工件下方的激光器组件的一系列激光脉冲向上引导穿过基板10，以引起填充P1隔离线16的那部分硅层18，上覆被填充的P1隔离线16的那部分硅层18，以及相邻金属层24的烧蚀，来激光刻划P3隔离线26(见图1E中所示的P3隔离线26的最终结构)。
图3A和图3B图解地示出根据很多实施例的用于形成P2互联线20的层结构前后。图3A示出了在其中刻划出P2互联线20(图3B中所示)的层堆叠。选择用于烧蚀P2互联线20的激光脉冲参数以引起硅层18的一部分的烧蚀。图3C图解地示出在与P1隔离线16的交叉处的层堆叠(在上述现有制造顺序中)，其中由于硅层18的沉积，因此硅层18的一部分设置在P1隔离线16内。在上述现有工艺中，将P2互联线20分段以跳过这种交叉从而避免形成P2互联线缺陷部分20D(图3D中所示)，所述P2互联线缺陷部分20D将在金属层22的沉积期间被金属层22的一部分填充，这将使随后形成P3隔离线26(图5B中所示)复杂化。
图4A和图4B以及图5A和图5B分别图解地示出了利用上述现有制造顺序形成P3互联线24和P3隔离线26之前及之后的层结构。图4A示出了被刻划以形成图4B中所示的P3互联线24的层堆叠。在现有制造工艺中，可如上文所描述的那样激光刻划P3互联线24。图5A示出了被刻划以形成图5B中所示的P3隔离线26的层堆叠。在现有制造工艺中，可如上文所描述的那样激光刻划P3隔离线26。
图6A至图6D图解地示出了根据很多实施例的用于制造太阳能电池组件的改进的顺序。图6A示出了在改进的制造顺序中的第一改进步骤，其中在TCO层12中刻划P1互联线14并且省略了在上述现有顺序中刻划的P1隔离线16。图6B示出了在改进的顺序中的下一步骤，其中在TCO层12的顶部上和在刻划的P1互联线14内沉积多个掺杂的和未掺杂的非晶硅(a-Si)层18。图6C示出了在改进的顺序中的下一步骤，其中在硅层18中刻划出连续的P2互联线28。与使用分段的P2互联线20(图2中所示)的上述现有工艺相反，在改进工艺中因不存在P1隔离线16而允许使用连续的互联P2线28(图7中所示)。图6D示出了在改进的顺序中的下一步骤，其中将金属层22沉积在硅层18的顶部上和连续的P2线28内。图6D还示出了在改进的顺序中的下一步骤，其中如图所示的那样刻划P3互联线24和P3隔离线30。如将在下文更详细地描述的那样，改进工艺的P3隔离线30的刻划与上述现有工艺的P3隔离线26的刻划的不同之处在于，改进工艺的P3隔离线30被刻划到比上述现有工艺的P3隔离线26具有多个额外层的堆叠中。
图7图解地示出根据很多实施例的当使用改进的制造顺序制造太阳能电池组件时在太阳能电池组件中的刻划线的最终结构。如上所述，在改进的制造顺序期间刻划的第一组线是P1互联线14，所述P1互联线14被刻划到TCO层12中(图6A中所示)。如上所述，省略了在上述现有工艺中刻划的P1隔离线16。之后将硅层18沉积在TCO层12上和P1互联线14内(图6B中所示)。所刻划的第二组线是连续的P2互联线28，所述连续的P2互联线28被刻划到硅层18中(图6C中所示)。之后将金属层22沉积到硅层18的顶部上和连续的P2互联线28内(图6D中所示)。之后刻划P3互联线24和P3隔离线30(图6D中所示的最终结构)。
图8A至图8D图解地示出根据很多实施例的各种层结构，在所述各种层结构中可使用改进的制造顺序形成P3隔离线30。图8A示出了其中将使用改进的制造顺序形成P3隔离线30的层堆叠(即，不在P1互联线、P2互联线或P3互联线的交叉处)。与其中事先刻划TCO层12的局部部分的上述现有工艺(即，P1隔离线16产生的层堆叠与图8B中所示的层堆叠相同)相反，在改进的工艺中P3隔离线30的刻划包括(至少适用于很多位置)TCO层12的刻划。图8B示出了在P1互联线14的交叉处交会的层堆叠，如之前提到的，该层堆叠与其中事先刻划TCO层的现有工艺中的层堆叠相同(即，P1隔离线16)。图8C示出了在连续的P2互联线28的交叉处交会的层堆叠，由于在上述现有工艺中使用的P2互联线20的分段特性，所述层堆叠在上述现有工艺中将不交会。图8D示出了将在P3互联线24的交叉处交会的层堆叠，在很多实施例中所述层堆叠将在P3隔离线30的刻划之前被刻划。或者，在很多实施例中，在一个或多个P3互联线24之前刻划一个或多个P3隔离线30，在这种情况下，图8D中所示的层堆叠在P3隔离线30的刻划期间不交会。为了比较的目的，图8E示出了P3隔离线30。
图9是比较上述的现有制造顺序与改进的(新的)顺序的各方面的表。可以看出，在一些方面，现有的顺序和新的顺序是相似的。例如，两个顺序都包括通过相同的层堆叠刻划连续的P1互联线14和连续的P3互联线24(由于去除了存在于P1隔离线16内的部分硅层18以形成P3隔离线26，因此在上述现有工艺中可连续地刻划P3互联线24)。然而，现有的顺序包括P1隔离线16的刻划，而新的顺序不包括P1隔离线16的刻划，这使得与在现有顺序中使用分段的P2互联线20相比，允许在新的顺序中使用连续的P2互联线28。此外，由于在新的顺序中交会不同的层堆叠，因此可预期在新的顺序中在P3隔离线30的形成期间使用的激光烧蚀参数可能需要与在现有顺序中在形成P3隔离线26时使用的激光烧蚀参数大体上不同。可预期很多实施例将使用接近红外线(在约为1微米处)的激光波长或者使用接近0.53微米的第二谐波波长。在很多实施例中，顺序的烧蚀方式用于顺序地烧蚀层(在一个或多个层堆叠中)以实现想要的线结构。
激光刻划装置
图10示出了可根据很多实施例使用的激光刻划装置100。激光刻划装置100包括大体上平坦的机床或平台102，所述平台可以是水平的，用于接收和操纵工件104，所述工件104诸如其上沉积至少一个层的基板。在很多实施例中，工件能够以高达或者大于2m/s的速度沿着单一方向向量来回移动。在很多实施例中，工件将与固定方向对准，使工件的长轴与工件在激光刻划装置100中的移动大体上平行。可通过使用在工件上获得标记的成像装置(例如照相机)辅助对准。在激光刻划装置100中，将激光器(在随后的图中示出)定位在工件下方并且与桥接器106相对，桥接器106固持排除机构108的一部分的以用于在刻划工艺期间取出从基板烧蚀掉的或者从基板移除的材料。可将工件104装载到平台102的第一端上，使基板侧朝下(朝向激光器)并使叠层侧朝上(朝向排气装置)。可将工件接收到滚轴110的阵列上，尽管如此项技术中所已知的，可使用其它的轴承型或者平移型物体以接收和平移工件。在激光刻划装置100中，滚轴110的阵列全部指向单个方向，即沿着工件的传送方向，使得工件可相对于激光器组件在纵向方向上来回移动。所述装置可包括至少一个可控的驱动机构112，所述驱动机构112用于控制工件104在平台102上的方向和平移速度。在美国公开案No.2009/0321399A1中提供了关于这种***及其使用的进一步描述。
图11示出了激光刻划装置100的端部视图，该视图示出了用于刻划工件的层的一系列激光器组件114。在激光刻划装置100中，有四个激光器组件114，其中每一个都包括激光器和其它元件，这些元件诸如透镜和其它光学元件，该些元件用于聚焦或者调整激光器的各方面。激光器可以是可操作以烧蚀或刻划工件的至少一个层的任意的合适的激光器，诸如脉冲固态激光器。如图可见，将排除机构108的一部分相对于工件与每一个激光器组件相对定位，以有效地排除通过各自的激光器组件而从工件烧蚀掉的或从工件移除的材料。每个激光器组件实际上产生用于刻划工件的两个有效光束。为了提供这对光束，每个激光器组件可包括至少一个光束分离装置。
图12示出了可根据很多实施例使用的激光器组件200的基本元件，然而应当理解如果合适也可使用另外的或者其它的元件。在激光器组件200中，单个激光器202产生光束，所述光束使用光束扩展器204而被扩展，之后传递到光束分离器206以形成第一和第二光束部分，所述光束分离器206诸如部分透射镜、半镀银镜、棱镜组件等。在激光器组件200中，每个光束部分都穿过衰减元件208以衰减光束部分，调整该部分中的脉冲的亮度或者强度，并通过百叶窗210以控制该光束部分的每个脉冲的形状。随后，每个光束部分还穿过自动聚焦元件212以将该光束部分聚焦到扫描头214上。每个扫描头214都包括能够调整光束的位置的至少一个元件，所述元件诸如可用作方向偏转机构的电流计扫描器。在很多实施例中，这个元件是能够沿着横向方向，与工件104的移动向量正交来调整光束的位置的可旋转镜，所述可旋转镜允许相对于预期的刻划位置来调整光束的位置。
在很多实施例中，每个扫描头214都包括一对可旋转镜216，或者能够在二维(2D)平面内调整激光束的位置的至少一个元件。每个扫描头可包括至少一个驱动元件218，所述驱动元件218是可操作的以接收控制信号从而在扫描场内且相对于工件调整光束的“光点”的位置。在很多实施例中，在工件上的光点大小在接近60mm×60mm的扫描场内大约为几十微米，然而可能有各种其它的尺寸。虽然这种方法允许在工件上的光束位置的改进的校正，但该方法也可允许在工件上产生图案或者其它非线性刻划特征。此外，在二维平面内扫描光束的能力意味着通过刻划便可在工件上形成任意图案而不需旋转工件。例如，图13示出了根据很多实施例的实例激光器组件的透视图。出自每个激光器220的脉冲光束沿着两条路径分离，每一条路径都被引导至2D扫描头222。如图所示，使用2D扫描头222产生对于每个光束而言大体上正方形的扫描场，由角锥224表示自每个扫描头222射出的每个光束。通过控制正方形扫描场相对于工件的大小和位置，激光器220能够有效地刻划基板上的任意位置，同时在该基板上产生最小数量的通道。如果扫描场的位置大体上相会合或者重叠，则整个表面可在相对于激光器组件的基板的单个通道中被刻划。
图14图解地示出根据很多实施例的激光器组件300。激光器组件300与先前讨论的图12的激光器组件200相似，但激光器组件300还包括与激光器组件300相结合的两个成像装置320(例如所示出的CCD照相机)，以使每个成像装置320都能够通过相关的扫描器314检视工件。如图所示，每个成像装置320可使用双色光束分离器306而结合，以便向成像装置提供视角方向(viewdirection)，所述视角方向与被提供给每个扫描器314的单个激光束部分所沿着的方向大体上对应。如上文所讨论的，尽管能够实践一定范围的相对位置，但是可将成像装置320与激光器组件300结合，以使成像装置320的视角的中心和刻划激光器302的输出指向由扫描器314所对准的工件上的相同位置。
根据很多实施例，图15图解地示出了***400，所述***400包括能够用于移动刻划装置部件的各种平台。如将在下文更详细地描述的，所述各种平台是用于工件、激光刻划组件、排除组件以及显微镜的移动。
平台Y1 402、Y2 404可用于在激光刻划期间提供工件在Y方向上的移动。平台Y1和Y2每一个都可包括用于沿着Y平台支撑件406、408在y方向上行进的直线电动机以及一个或多个空气轴承。每个直线电动机都可包括磁性通道和缠绕在该磁性通道内部的线圈。例如，磁性通道可结合到Y平台支撑件406、408中，优选地精确制造所述Y平台支撑件406、408以使其符合预定的平直度要求。支撑件406、408可由合适的材料制成，诸如花岗岩。平台Y1和Y2主要控制工件在Y方向上的移动。当不装载工件时在平台Y1和Y2之间没有机械连接。当装载工件时，Y1平台可以是主平台而Y2平台可以是从动平台。
每个平台Y1、Y2都可包括位置感测***，例如，编码器带和阅读头。编码器带可安装到每个支撑件406、408上，而阅读头可安装到平台Y1和Y2的移动部分，例如，用于Y1的移动托架和用于Y2的移动托架。可处理来自阅读头的输出以控制每个Y平台的位置、速度和/或加速度。阅读头的实例是Renishaw Signum TELM线性编码器阅读头SR0xxA，该阅读头可与接口单元Si-NN-0040耦接。该SR0xxA是高分辨率模拟编码器阅读头。接口单元Si-NN-0040缓冲模拟编码器信号并产生0.5μm数字编码器信号。阅读头和接口单元可从RenishawInc.，5277 Trillium Blvd.，Hoffman Estates，Illinois 60192购得。
安装平台XA1 410和XA2 412以用于与台Y1一起移动，且当工件由Y平台沿着Y方向上平移时，平台XA1 410和XA2 412为工件提供精确调谐的X方向控制。这种X方向控制可用于补偿支撑件406的平直度偏差。在最初的校准期间可使用外部激光器测量***(具有平直度和偏向光学器件/干涉仪)以为主平台(Y1平台)测量平直度和偏向数据。所检测的数据可用于创建误差表，所述误差表可用于将校正数据提供到移动控制器中以供在工件的Y方向移动期间使用。XA1、XA2平台与Y1平台耦接。出于高精确度和可重复性的考虑，平台XA1、XA2的每一个都可包括滚珠螺杆台，且可通过双循环控制(例如旋转和线性编码器)安装在Y1平台上。平台XA1、XA2的每一个都可携带工件夹具模块。每个夹具模块都可包括一个或多个传感器，所述传感器用于检测所述夹具模块的位置(例如开启、闭合)。每个夹具模块也可包括一个或多个限位销(banking pins)，所述限位销用于控制由夹具模块夹持的工件的数量。
安装平台XB1 414、XB2 416以用于与平台Y2一起移动。平台XB1、XB2的每一个都可包括工件夹具模块，诸如上述的夹具模块。平台XB1、XB2可包括线性平台，所述线性平台能够通过开环控制***控制，以保持横跨工件的想要的张力水平。
X激光器平台418可用于在工件的激光刻划期间提供激光器组件420的X方向移动。X激光器平台可包括用于使激光器组件支撑件422沿着支撑轨424行进的直线电动机以及一个或多个空气轴承。激光器组件支撑件422可由合适的材料精确地制造，所述合适的材料诸如花岗岩。线性电动机可包括与支撑轨结合到一起的磁性通道以及缠绕在该磁性通道内部的线圈。
Z方向平台Z1 426、Z2 428、Z3 430以及Z4 432可用于调整激光器组件的垂直位置。这种位置调整可用于各种目的，例如，将激光器组件的输出聚焦到工件的特定层上。
Xe排除平台434可用于在工件的激光刻划期间提供排除组件的X方向移动。Xe排除平台可包括安装到桥接器436的一侧(例如图示的前侧)的线性平台。可由合适的材料制造所述桥接器，所述材料诸如花岗岩。Ye排除平台438可用于提供排除组件的Y方向移动。这种Y方向移动可用于使排除组件远离激光刻划区域移动，以允许利用显微镜检查激光刻划区域。Ye排除平台可包括线性制动器，诸如滚珠螺杆制动器。
Xm显微镜平台440可用于提供显微镜的X方向移动。Xm平台可包括线性平台并且可安装到桥接器436的一侧，诸如图示的背侧。Ym显微镜平台442可包括线性平台且可安装到Xm平台。Zm显微镜平台444可包括线性平台且可安装到Ym平台。Xm、Ym和Zm平台的组合可用于再定位显微镜以检视工件的所选区域。
滚轴平台R1 446和R2 448可分别用于装载和卸载工件。R1、R2滚轴平台可配置成在装载和卸载顺序期间相对于空气轴承床(未示出)被提升。例如，当工件正在被装载时滚轴平台R1 446可处于提升的位置。然后可降低滚轴平台R1以将工件放置在空气轴承床上。然后可通过平台XA1、XA2、XB1和XB2的夹具模块夹持工件。在卸载期间可将该顺序颠倒，使得工件从夹具模块释放，然后提升滚轴平台R2 448以从空气轴承机床升起该工件。
图16图解地示出根据很多实施例的刻划***450的部件之间的信号。平台移动控制器452可用于相对于扫描头移动工件。或者，扫描头可相对于工件移动，或者可使用工件和扫描头的移动的组合。平台移动控制器452可将其位置信息传送给扫描控制器454，所述位置信息包括起始和停止信号。扫描控制器454可将点火控制信号发送给激光器456，所述点火控制信号包括第一脉冲抑制信号和断开信号(off signal)。如上所述，成像装置458能将涉及工件上的特征的位置的图象衍生数据提供给处理器460。处理器460能产生校正信号，所述校正信号可被提供给扫描控制器454，以用于校正扫描头的随后命令的扫描位置，所述扫描头用于瞄准在工件上的来自激光器456的输出。在开始形成相对于之前形成的刻划线的刻划线时，可允许额外的间隔。随着继续形成刻划线，控制***可迅速地在想要的线间隔上闭合(close in)。所述***可操作以跟踪线并通过保持P1接近P2以及P3接近P2而最大化有效区域。
图17示出了根据很多实施例的能够用于激光刻划装置的控制设计500，然而对于本领域技术人员来说，根据本文所包含的教导和暗示可使用很多变形和不同的元件将是显而易见的。在这个设计中，工作站502通过虚拟计算机环境(VME)控制器504工作，例如通过使用以太网连接，以与脉冲发生器506(或者其它这种装置)一起工作，以用于驱动工件平移平台508和控制用于产生刻划位置的图象的闪光灯510和成像装置512。工作台也通过VME控制器504工作，以驱动每个扫描器514或者扫描头的位置，从而控制工件上的每个光束部分的点位置。工作台还通过激光器控制器518控制激光器516的点火。图18示出了通过这些各种部件的数据流600。
在很多实施例中，通过使工件平移平台编码器脉冲与激光器和光点定位触发器同步来保证刻划位置的精确性。在产生适当的激光脉冲之前，***能确保工件处于适当的位置，和确保扫描器相应地引导光束部分。通过使用单个VME控制器来从一个共用源驱动所有这些触发器，从而简化所有这些触发器的同步。可遵循各种对准程序以确保刻划之后在所获得的工件中的划线对准。一旦对准，该***可在工件上刻划任何合适的图案，所述图案除了单元划界线和修整线之外，还包括基准标记和条形码。
在很多实施例中，与激光器的触发同步的编码器可用于中断激光刻划线的形成，以便跳过先前刻划的线。例如，在P2线20(在上文参考图1D和图2所讨论的)的形成期间，用于工件平移平台的编码器测量的位置、用于X激光器平台418(在上文参考图15、图17和图18所讨论的)的编码器测量的位置或者扫描头314(在上文参考图14所讨论的)的扫描位置中的至少一个可用于与激光器的触发配合，以跳过先前刻划的P1隔离线16(在上文参考图1D和图2所讨论的)。
应当理解，本文描述的实例和实施例是为了说明性目的，并且本领域技术人员将想到基于上述实例和实施例的各种变形和变化，这些变形和变化将包括在本申请的精神和范围内，以及包括在所附的权利要求书的范围内。可能有多种不同的组合，且这种组合被认为是本发明的一部分。

Claims (15)

1.一种用于制造太阳能电池组件的方法，所述方法包括：
提供工件，所述工件包括基板和第一层；
将多个第一互联线刻划到所述第一层中；
在将第二层沉积到所述第一层上和沉积到所述第一互联线中之后，将多个第二互联线刻划到所述第二层中，其中每一个所述第二互联线都与所述第一互联线中的一个相邻，且其中每一个第二互联线都是连续的；
在将第三层沉积到所述第二层上和沉积到所述第二互联线中之后，将多个第三互联线刻划到所述第二层和刻划到所述第三层中，其中每一个所述第三互联线都与所述第二互联线中的一个相邻；以及
将多个隔离线刻划到所述第一层、所述第二层以及所述第三层中。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述基板包括玻璃。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述第一层包括透明导电氧化物(TCO)。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述第二层包括硅。
5.如权利要求1所述的方法，其中所述第三层包括金属。
6.如权利要求1所述的方法，其中所述刻划隔离线包括将一系列激光脉冲向上引导穿过所述基板，其中所述系列包括具有100至200μJ之能量的激光脉冲。
7.如权利要求1所述的方法，其中所述刻划隔离线包括将一系列激光脉冲向上引导穿过所述基板，其中所述系列包括具有5至75纳秒的脉冲宽度的激光脉冲。
8.如权利要求1所述的方法，其中所述隔离线的刻划发生在所述第三互联线的刻划之后。
9.一种用于制造太阳能电池组件的***，所述***包括：
支撑机构，用于接收工件，所述工件包括基板和第一层；
至少一个激光器装置，所述激光器装置的每一个都配置成将激光束引导至工件；以及
激光器控制器，所述激光器控制器可操作以使所述至少一个激光器装置进行以下步骤：
将多个第一互联线刻划到所述第一层中，
在将第二层沉积到所述第一层上和沉积到所述第一互联线中之后，将多个第二互联线刻划到所述第二层中，其中所述第二互联线中的每一个都与所述第一互联线中的一个相邻，并且其中每一个第二互联线都是连续的，
在将第三层沉积到所述第二层上和沉积到所述第二互联线中之后，将多个第三互联线刻划到所述第二层和所述第三层中，其中所述第三互联线中的每一个都与所述第二互联线中的一个相邻，以及
将多个隔离线刻划到所述第一层、所述第二层和所述第三层中。
10.如权利要求9所述的***，其中至少一个激光器装置产生具有100至200μJ之能量的激光脉冲以刻划所述隔离线。
11.如权利要求9所述的***，其中至少一个激光器装置产生具有5至75纳秒的脉冲宽度的激光脉冲以刻划所述隔离线。
12.如权利要求9所述的***，其中所述隔离线的刻划发生在所述第三互联线的刻划之后。
13.一种用于制造太阳能电池组件的***，所述***包括：
平移平台，所述平移平台可操作以支撑工件，并在纵向方向上平移被支撑的工件；
编码器，所述编码器与所述平移平台可操作地耦接以测量所述平移平台的位置；
激光器，所述激光器可操作以产生能够从所述工件的至少一部分移除材料的输出；
激光器开关，所述激光器开关与所述激光器耦接以通过触发激光器输出来控制激光器输出的时序；以及
控制器，所述控制器与所述平移平台、所述编码器和所述激光器开关可操作地耦接，
其中所述控制器可操作以响应于所述平移平台的用编码器测量出的位置来触发所述激光器开关，从而中断激光刻划线的形成以跳过先前形成的激光刻划线。
14.如权利要求13所述的***，其中所述控制器包括处理器和计算机可读介质，所述计算机可读介质包括指令，当所述指令被执行时使所述处理器完成所述激光器开关的所述触发。
15.一种用于制造太阳能电池组件的***，所述***包括：
用于接收工件的支撑机构；
激光器，所述激光器可操作以产生能够从所述工件的至少一部分移除材料的输出；
激光器开关，所述激光器开关与所述激光器耦接以通过触发激光器输出来控制所述激光器输出的时序；
扫描装置，所述扫描装置可操作以控制来自所述激光器的输出的位置；
编码器，所述编码器与所述扫描装置可操作地耦接以测量所述扫描装置的位置；以及
控制器，所述控制器与所述扫描装置、所述编码器以及所述激光器开关可操作地耦接，
其中，所述控制器可操作以响应于所述扫描装置的用编码器测量出的位置来触发所述激光器开关，从而中断激光刻划线的形成以跳过先前形成的激光刻划线。
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