DE112016006757T5

DE112016006757T5 - Method and system for monitoring a laser structuring process for forming isolation trenches in a solar module

Info

Publication number: DE112016006757T5
Application number: DE112016006757.7T
Authority: DE
Inventors: Michael Harr; Sven Frauenstein; Shou Peng
Original assignee: China Triumph International Engineering Co Ltd; CTF Solar GmbH
Current assignee: China Triumph International Engineering Co Ltd; CTF Solar GmbH
Priority date: 2016-12-27
Filing date: 2016-12-27
Publication date: 2018-12-27
Also published as: CN108604618A; WO2018119680A1; JP2019517157A; JP6708756B2; CN108604618B

Abstract

Die vorliegende Erfindung beschreibt ein Verfahren und ein System zur Überwachung eines Laserstrukturierungsvorgangs, das zur Bildung von Isolationsgräben in einem Solarmodul verwendet wird. Das Verfahren umfasst die Schritte Bereitstellen eines halbfertigen Solarmoduls, Bilden einer Isolationsgraben, Beleuchten eines Bereichs des halbfertigen Solarmoduls an einer ersten Fläche des halbfertigen Solarmoduls, Erfassen einer Lichtmenge, die durch den beleuchteten Bereich des halbfertigen Solarmoduls an einer zweiten Fläche des halbfertigen Solarmoduls transmittiert wird, und Auswerten der gebildeten Isolationsgraben in dem beleuchteten Bereich. Das System umfasst eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Laserstrahls, eine Beleuchtungsvorrichtung eines Bereichs des halbfertigen Solarmoduls, eine Vorrichtung zur Erfassung einer Lichtmenge und eine Vorrichtung zur Auswertung der gebildeten Isolationsgraben. Das Verfahren und das System liefern einen einfachen und sehr effektiven Weg zur kontinuierlichen Inspektion von Isolationsgräben.The present invention describes a method and system for monitoring a laser patterning process used to form isolation trenches in a solar module. The method comprises the steps of providing a semi-finished solar module, forming an isolation trench, illuminating a region of the semi-finished solar module at a first surface of the semi-finished solar module, detecting a quantity of light transmitted through the illuminated region of the semi-finished solar module at a second surface of the semi-finished solar module, and evaluating the formed isolation trench in the illuminated area. The system comprises a device for generating a laser beam, a lighting device of a region of the semi-finished solar module, a device for detecting a quantity of light and a device for evaluating the isolation trench formed. The method and system provide a simple and highly effective way to continuously inspect isolation trenches.

Description

Der Gegenstand der vorliegenden Anmeldung ist ein Verfahren und ein System zur Überwachung eines Laserstrukturierungsvorgangs zur Bildung von Isolationsgräben in einem Solarmodul.The subject of the present application is a method and a system for monitoring a laser structuring process for forming isolation trenches in a solar module.

Photovoltaikanlagen oder Solarmodule umfassen eine Vielzahl von Solarzellen, die Sonnenlicht in einen elektrischen Strom umwandeln. Die Solarzellen eines Solarmoduls sind elektrisch in Reihe geschaltet. Dünnschichtsolarzellen werden typischerweise auf einem großflächigen Substrat in gemeinsamen Verarbeitungsschritten gebildet, wobei jede Solarzelle eine erste Kontaktschicht, eine zweite Kontaktschicht und eine zwischen der ersten Kontaktschicht und der zweiten Kontaktschicht ausgebildete photovoltaische Schicht umfasst und das Sonnenlicht umwandelt. Um getrennte und elektrisch isolierte Solarzellen zu bilden und benachbarte Solarzellen in Reihe zu schalten, werden in mindestens einer der ersten Kontaktschicht, der photovoltaischen Schicht und der zweiten Kontaktschicht während des Produktionsprozesses der Solarzellen Isolationsgräben gebildet. So umfasst ein Superstrat-Produktionsprozess typischerweise die folgenden Prozessschritte in der genannten Vorgangsabfolge: Auf einem transparenten Substrat wird eine transparente erste Kontaktschicht gebildet und eine photovoltaische Schicht wird auf die erste Kontaktschicht aufgebracht. Anschließend werden innerhalb der photovoltaischen Schicht und der ersten Kontaktschicht erste Isolationsgräben gebildet. Dann werden die ersten Isolationsgräben mit einem ersten isolierenden Material gefüllt. Zweite Isolationsgräben werden innerhalb der photovoltaischen Schicht gebildet, aber nicht in der ersten Kontaktschicht, wobei die zweiten Isolationsgräben benachbart zu dem ersten isolierenden Material innerhalb der ersten Isolationsgräben oder räumlich in einer ersten lateralen Richtung beabstandet von den ersten Isolationsgräben gebildet werden. Anstelle von zweiten Gräben können andere zweite Strukturen, wie isolierte Löcher, in der photovoltaischen Schicht gebildet werden, wobei die zweiten Strukturen benachbart zu dem ersten isolierenden Material oder räumlich getrennt davon gebildet werden können. Dann wird eine zweite Kontaktschicht, die normalerweise nicht transparent ist, innerhalb der zweiten Isolationsgräben oder innerhalb der zweiten Strukturen und auf die photovoltaische Schicht und auf das erste isolierende Material innerhalb der ersten Isolationsgräben aufgebracht. Als Letztes in dieser Sequenz werden dritte Isolationsgräben innerhalb der zweiten Kontaktschicht und innerhalb der photovoltaischen Schicht gebildet, aber nicht in der ersten Kontaktschicht, wobei die dritten Isolationsgräben benachbart zu den zweiten Isolationsgräben auf einer lateralen Seite gegenüber den ersten Isolationsgräben gebildet werden oder räumlich in der ersten lateralen Richtung beabstandet von den zweiten Isolationsgräben auf einer lateralen Seite gegenüber den ersten Isolationsgräben gebildet werden. Weitere Schritte, wie das Füllen der dritten Isolationsgräben mit einem zweiten isolierenden Material und das Aufbringen eines zweiten Substrats auf die zweite Kontaktschicht, können vorgenommen werden. Die erste laterale Richtung ist eine Richtung in einer Ebene orthogonal zu einer Richtung entlang einer Linie, die sich von dem transparenten Substrat zu der zweiten Kontaktschicht erstreckt, d.h. einer Dickenrichtung der Solarzelle. In einem Substrat-Produktionsprozess werden die einzelnen Prozessschritte in einer umgekehrten Reihenfolge durchgeführt.Photovoltaic systems or solar modules include a plurality of solar cells that convert sunlight into an electric current. The solar cells of a solar module are electrically connected in series. Thin-film solar cells are typically formed on a large-area substrate in common processing steps, wherein each solar cell comprises a first contact layer, a second contact layer and a photovoltaic layer formed between the first contact layer and the second contact layer and converts the sunlight. In order to form separate and electrically isolated solar cells and to connect adjacent solar cells in series, isolation trenches are formed in at least one of the first contact layer, the photovoltaic layer and the second contact layer during the production process of the solar cells. Thus, a superstrate production process typically comprises the following process steps in said sequence of operations: a transparent first contact layer is formed on a transparent substrate and a photovoltaic layer is applied to the first contact layer. Subsequently, first isolation trenches are formed within the photovoltaic layer and the first contact layer. Then, the first isolation trenches are filled with a first insulating material. Second isolation trenches are formed within the photovoltaic layer but not in the first contact layer, wherein the second isolation trenches are formed adjacent to the first insulating material within the first isolation trenches or spatially spaced in a first lateral direction from the first isolation trenches. Instead of second trenches, other second structures, such as isolated holes, may be formed in the photovoltaic layer, wherein the second structures may be formed adjacent to, or spaced apart from, the first insulating material. Then, a second contact layer, which is not normally transparent, is deposited within the second isolation trenches or within the second structures and onto the photovoltaic layer and onto the first insulating material within the first isolation trenches. Lastly, in this sequence, third isolation trenches are formed within the second contact layer and within the photovoltaic layer but not in the first contact layer, with the third isolation trenches adjacent to the second isolation trenches being formed on a lateral side opposite the first isolation trenches or spatially in the first isolation trench lateral direction spaced from the second isolation trenches on a lateral side opposite the first isolation trenches. Other steps, such as filling the third isolation trenches with a second insulating material and applying a second substrate to the second contact layer, may be performed. The first lateral direction is a direction in a plane orthogonal to a direction along a line extending from the transparent substrate to the second contact layer, i. a thickness direction of the solar cell. In a substrate production process, the individual process steps are performed in a reverse order.

Die Isolationsgräben sollten schmal sein, aber sie sollten auch eine sichere Isolierung einzelner Solarzellen, insbesondere für die ersten Isolationsgräben und die dritten Isolationsgräben, oder einen sicheren elektrischen Kontakt der zweiten Kontaktschicht zu der ersten Kontaktschicht innerhalb der zweiten Isolationsgräben bieten. Solche Isolationsgräben haben oft eine Breite im Bereich von 20 µm bis 80 µm und einen Abstand zu benachbarten Isolationsgräben im Bereich von 40 µm bis 80 µm. Daher werden die Isolationsgräben in der Regel durch Laserstrukturierung gebildet, wobei das Material durch Verdampfung aufgrund der eingebrachten Energie abgetragen wird. Außerdem sollten die verschiedenen Isolationsgräben den geringstmöglichen Abstand voneinander haben, um die Substratfläche zu reduzieren, die nicht zur photovoltaischen Konversion beiträgt. Andererseits müssen alle Isolationsgräben deutlich voneinander abgegrenzt sein.The isolation trenches should be narrow, but they should also provide secure isolation of individual solar cells, in particular for the first isolation trenches and the third isolation trenches, or secure electrical contact of the second contact layer to the first contact layer within the second isolation trenches. Such isolation trenches often have a width in the range of 20 microns to 80 microns and a distance to adjacent isolation trenches in the range of 40 microns to 80 microns. Therefore, the isolation trenches are usually formed by laser structuring, wherein the material is removed by evaporation due to the introduced energy. In addition, the different isolation trenches should have the least possible separation from each other to reduce the substrate area, which does not contribute to the photovoltaic conversion. On the other hand, all isolation trenches must be clearly separated from each other.

Während der Laserstrukturierung wird ein Laserstrahl auf die Schicht gerichtet, die behandelt werden soll. Der Laserstrahl hat eine spezifische Form auf der behandelten Schicht mit einer bestimmten lateralen Ausdehnung, zum Beispiel eine ovale oder runde Form mit mindestens einem ersten Durchmesser. Um einen Graben in Form einer langen Linie zu bilden, werden der Laserstrahl und das halbfertige Solarmodul relativ zueinander bewegt. Da der Laserstrahl in der Regel gepulst ist und aufgrund der relativen Bewegung, ist der gebildete Graben in Wirklichkeit eine Folge von Löchern, die im Wesentlichen die Form des Laserstrahls in der Draufsicht haben und sich zumindest teilweise überlappen.During laser structuring, a laser beam is directed at the layer that is to be treated. The laser beam has a specific shape on the treated layer with a certain lateral extent, for example an oval or round shape with at least a first diameter. In order to form a trench in the form of a long line, the laser beam and the semi-finished solar module are moved relative to each other. Since the laser beam is usually pulsed and because of the relative movement, the trench formed is in fact a series of holes which substantially have the shape of the laser beam in plan view and overlap at least partially.

Bei der Laserstrukturierung können jedoch zwei typische Fehler auftreten: Erstens kann der strukturierte Graben zu breit sein, so dass verschiedene Gräben nicht klar voneinander abgegrenzt sind. Zweitens können einige Löcher des strukturierten Grabens zu eng sein und sich nicht mit benachbarten Löchern desselben Grabens überlappen, weshalb der Graben benachbarte Solarzellen nicht wirklich trennt und elektrisch isoliert. Solche Defekte können zufällig auftreten, d. h. durch einen temporären Defekt in einer Laserstrahlerzeugungsanlage, oder sie können durch eine Drift (Veränderung mit der Zeit) von Parametern der Laserstrahlerzeugungsanlage verursacht werden.However, two typical errors can occur in laser structuring: First, the patterned trench may be too wide, so that different trenches are not clearly separated. Second, some holes of the patterned trench may be too narrow and may not overlap with adjacent holes of the same trench, therefore the trench does not actually separate and electrically isolate adjacent solar cells. Such defects may occur by chance, ie, by a temporary defect in a laser beam generator, or they can be caused by a drift (change with time) of parameters of the laser beam generator.

In der Regel werden Offline-Tests zur Fehlerermittlung, die optische Inspektion oder elektrische Messungen umfassen, außerhalb einer Vorrichtung zur Durchführung des Laserstrukturierungsvorgangs durchgeführt. Diese Tests werden jedoch nur stichprobenartig durchgeführt, sie sind aufwendig und komplex, wenn z. B. mit einer Kamera aufgenommene Bilder ausgewertet werden müssen, und bieten nur selten die Möglichkeit zur Nachbearbeitung, um den Fehler zu beheben.Typically, offline error detection tests, which include optical inspection or electrical measurements, are performed outside of a device for performing the laser patterning operation. However, these tests are only randomly performed, they are complex and complex when z. B. recorded with a camera images must be evaluated, and rarely provide the opportunity for post-processing to fix the error.

Es sind einige Inline-Überwachungsverfahren und -Systeme bekannt, mit denen der Abstand eines zweiten Grabens, der durch einen zweiten Laserstrukturierungsschritt gebildet wird, von einem ersten Graben, der durch einen ersten Laserstrukturierungsschritt gebildet wird, der vor dem zweiten Laserstrukturierungsschritt durchgeführt wurde, kontrolliert wird. Diese Inline-Überwachung erfolgt direkt im System zur Durchführung des Laserstrukturierungsvorgangs und basiert auf der Aufnahme von Bildern von zuvor gebildeten Gräben. Beispielsweise beschreibt US 2015/0185162 A1 ein Verfahren und ein System zur Erkennung eines ersten Grabens, der durch einen ersten Laserstrukturierungsschritt gebildet wird, indem Infrarotbilder der Bereiche in unmittelbarer Nähe des ersten Grabens aufgenommen werden, wobei erfasste Infrarotstrahlen von dem halbfertigen Solarmodul abgestrahlt werden und wobei ein zweiter Laserstrukturierungsschritt entsprechend den ausgewerteten Infrarotbildern gesteuert wird, insbesondere der Abstand des strukturierten zweiten Grabens von dem ersten Graben. Diese Verfahren werden jedoch nicht verwendet, um Fehler in einem strukturierten Graben zu ermitteln und nutzen auch die Auswertung von Bildern, was aufwendig ist.Some in-line monitoring methods and systems are known for controlling the distance of a second trench formed by a second laser patterning step from a first trench formed by a first laser patterning step performed prior to the second laser patterning step , This in-line monitoring is performed directly in the system to perform the laser patterning process and is based on taking pictures of previously formed trenches. For example, describes US 2015/0185162 A1 a method and a system for detecting a first trench formed by a first laser structuring step by taking infrared images of the regions in the immediate vicinity of the first trench, wherein detected infrared rays are emitted from the semi-finished solar module and wherein a second laser structuring step corresponding to the evaluated infrared images in particular, the distance of the structured second trench from the first trench. However, these methods are not used to detect errors in a structured trench and also use the evaluation of images, which is expensive.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und ein System zur Überwachung eines Laserstrukturierungsvorgangs zur Bildung von Isolationsgräben in einem Solarmodul bereitzustellen, das einfach und schnell ist und die Möglichkeit bietet, einen Fehler zu korrigieren und eine Drift von Parametern innerhalb des Laserstrahlerzeugungssystems zu ermitteln.The object of the present invention is to provide a method and a system for monitoring a laser structuring process for forming isolation trenches in a solar module, which is simple and fast and offers the possibility of correcting an error and determining a drift of parameters within the laser beam generation system.

Diese Aufgabe wird durch das Verfahren nach Anspruch 1 und ein System nach Anspruch 8 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen werden in den jeweiligen abhängigen Unteransprüchen offengelegt.This object is achieved by the method according to claim 1 and a system according to claim 8. Advantageous embodiments are disclosed in the respective dependent subclaims.

Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst die Schritte: Bereitstellen eines halbfertigen Solarmoduls, Bilden eines Isolationsgrabens Beleuchten eines Bereichs des halbfertigen Solarmoduls auf einer ersten Oberfläche des halbfertigen Solarmoduls, Erfassen einer Lichtmenge an einer zweiten Oberfläche des halbfertigen Solarmoduls, die durch den beleuchteten Bereich des halbfertigen Solarmoduls transmittiert wird, und Auswerten des gebildeten Isolationsgrabens in dem beleuchteten Bereich. Das halbfertige Solarmodul umfasst einen Stapel funktioneller Schichten auf einem transparenten Substrat, wobei der Stapel funktioneller Schichten mindestens eine der folgenden Schichten enthält: eine erste Kontaktschicht, eine photovoltaische Schicht und eine zweite Kontaktschicht. Das heißt: Der Stapel funktioneller Schichten kann nur die erste Kontaktschicht enthalten oder er kann die erste Kontaktschicht auf dem transparenten Substrat und die photovoltaische Schicht auf der ersten Kontaktschicht enthalten, oder er kann die erste Kontaktschicht auf dem transparenten Substrat, die photovoltaische Schicht auf der ersten Kontaktschicht und die zweite Kontaktschicht auf der photovoltaische Schicht enthalten.The method according to the invention comprises the steps of providing a semi-finished solar module, forming an isolation trench illuminating a region of the semi-finished solar module on a first surface of the semi-finished solar module, detecting an amount of light on a second surface of the semi-finished solar module, which is transmitted through the illuminated region of the semi-finished solar module , and evaluating the formed isolation trench in the illuminated area. The semi-finished solar module comprises a stack of functional layers on a transparent substrate, the stack of functional layers comprising at least one of the following layers: a first contact layer, a photovoltaic layer and a second contact layer. That is, the stack of functional layers may include only the first contact layer or may include the first contact layer on the transparent substrate and the photovoltaic layer on the first contact layer, or may comprise the first contact layer on the transparent substrate, the photovoltaic layer on the first Contact layer and the second contact layer on the photovoltaic layer included.

Der Isolationsgraben wird innerhalb mindestens einer Schicht des Stapels funktioneller Schichten mit einem Laserstrahl gebildet, der die mindestens eine Schicht des Stapels funktioneller Schichten im Bereich des Isolationsgrabens abträgt. Zumindest das transparente Substrat bleibt im Wesentlichen unbehandelt. Der gebildete Isolationsgraben kann ein durchgehender Graben sein, der von einem lateralen Ende des halbfertigen Solarmoduls zum gegenüberliegenden lateralen Ende des halbfertigen Solarmoduls reicht. So hat der Isolationsgraben eine erste Ausdehnung entlang einer ersten lateralen Richtung, wobei sich die erste laterale Richtung von einem lateralen Ende des halbfertigen Solarmoduls zum gegenüberliegenden lateralen Ende des halbfertigen Solarmoduls erstreckt, und eine zweite Ausdehnung in einer zweiten lateralen Richtung orthogonal zur ersten lateralen Richtung. Die erste laterale Richtung und die zweite laterale Richtung definieren eine Ebene, die sich parallel zu der ersten Oberfläche des halbfertigen Solarmoduls erstreckt.The isolation trench is formed within at least one layer of the stack of functional layers with a laser beam which ablates the at least one layer of the stack of functional layers in the region of the isolation trench. At least the transparent substrate remains essentially untreated. The formed isolation trench may be a continuous trench which extends from one lateral end of the semi-finished solar module to the opposite lateral end of the semi-finished solar module. Thus, the isolation trench has a first extent along a first lateral direction, the first lateral direction extending from one lateral end of the semi-finished solar module to the opposite lateral end of the semi-finished solar module, and a second extension in a second lateral direction orthogonal to the first lateral direction. The first lateral direction and the second lateral direction define a plane that extends parallel to the first surface of the semi-finished solar module.

Die erste Ausdehnung wird auch die Länge des Isolationsgrabens genannt, während die zweite Ausdehnung auch die Breite des Isolationsgrabens genannt wird. Die Breite des Isolationsgrabens kann über die Länge des Isolationsgrabens aufgrund von Variation der Laserstrahleigenschaften oder von Variationen innerhalb der abgetragenen Schicht des Stapels funktioneller Schichten, z. B. Variation der Kristallstruktur, variieren. Eine dritte Ausdehnung des Isolationsgrabens wird auch als Tiefe des Isolationsgrabens bezeichnet und in einer dritten Richtung orthogonal zur ersten lateralen Richtung und zur zweiten lateralen Richtung gemessen. In der Regel reicht der Isolationsgraben vollständig durch die mindestens eine abzutragende Schicht des Stapels funktioneller Schichten, d. h. die Tiefe des Isolationsgrabens ist gleich der Dicke der mindestens einen Schicht. Die Tiefe des Isolationsgrabens kann jedoch auch geringer oder höher sein als die Dicke der mindestens einen Schicht und kann auch über die Länge des Isolationsgrabens variieren, aus ähnlichen wie fürdie Variationen der Breite genannten Gründen. Beispielsweise können Reste der mindestens einen Schicht zurückbleiben, wenn der Laserstrahl die mindestens eine Schicht nicht vollständig abgetragen hat. Der Isolationsgraben kann entsprechend der vorliegenden Erfindung auch eine Struktur sein, die eine erste Ausdehnung aufweist, die kürzer ist als die Ausdehnung des halbfertigen Solarmoduls von einem lateralen Ende zum gegenüberliegenden lateralen Ende. Das heißt, der Isolationsgraben kann auch eine kleine Struktur sein, die von anderen Strukturen isoliert ist, die in einer Linie entlang der ersten lateralen Richtung angeordnet sind. In jedem Fall erstreckt sich der Isolationsgraben von einer Oberfläche des Stapels funktioneller Schichten in Richtung des transparenten Substrats.The first extension is also called the length of the isolation trench, while the second extension is also called the width of the isolation trench. The width of the isolation trench may vary over the length of the isolation trench due to variation in the laser beam properties or variations within the abraded layer of the stack of functional layers, e.g. B. variation of the crystal structure, vary. A third extension of the isolation trench is also referred to as the depth of the isolation trench and measured in a third direction orthogonal to the first lateral direction and the second lateral direction. As a rule, the isolation trench extends completely through the at least one layer to be removed of the stack of functional layers, ie the depth of the isolation trench is equal to the thickness of the at least one layer. The However, the depth of the isolation trench may also be less than or greater than the thickness of the at least one layer, and may also vary over the length of the isolation trench, for similar reasons as stated for the width variations. For example, residues of the at least one layer may remain if the laser beam has not completely removed the at least one layer. The isolation trench according to the present invention may also be a structure having a first extent that is shorter than the extent of the semi-finished solar module from one lateral end to the opposite lateral end. That is, the isolation trench may also be a small structure isolated from other structures arranged in a line along the first lateral direction. In any case, the isolation trench extends from a surface of the stack of functional layers toward the transparent substrate.

Nach Bildung des Isolationsgrabens wird ein Bereich des halbfertigen Solarmoduls an einer ersten Oberfläche des halbfertigen Solarmoduls beleuchtet. „Nach Bildung des Isolationsgrabens“ bedeutet, dass der Isolationsgraben zumindest im beleuchteten Bereich vor dem Beleuchten gebildet wird. Das heißt, der Schritt der Bildung des Isolationsgrabens und der Schritt des Beleuchtens werden nacheinander bezogen auf einen bestimmten Bereich des halbfertigen Solarmoduls durchgeführt. Jedoch kann, während ein erster Bereich beleuchtet wird, gleichzeitig in einem zweiten Bereich des halbfertigen Solarmoduls der Isolationsgraben gebildet werden. Der beleuchtete Bereich deckt mindestens einen Teil des Isolationsgrabens in der ersten lateralen Richtung und den gesamten Isolationsgraben und einen angrenzenden Bereich in der zweiten lateralen Richtung ab. So kann die Länge des beleuchteten Bereichs gemessen entlang der ersten lateralen Richtung geringer, gleich oder größer als die Länge des Isolationsgrabens sein, während die Breite des beleuchteten Bereichs gemessen entlang der zweiten lateralen Richtung größer als die Breite des Isolationsgrabens ist. Beispielsweise ist die Breite des beleuchteten Bereichs um 36 % größer als die Breite des Isolationsgrabens. Das zur Beleuchtung verwendete Licht weist bevorzugt einen kleinen Abstrahlwinkel auf und ist besonders bevorzugt ein Bündel paralleler Lichtstrahlen.After formation of the isolation trench, an area of the semi-finished solar module is illuminated on a first surface of the semi-finished solar module. "After formation of the isolation trench" means that the isolation trench is formed at least in the illuminated area before lighting. That is, the step of forming the isolation trench and the step of lighting are successively performed with respect to a certain area of the semi-finished solar module. However, while a first area is being illuminated, the isolation trench may be concurrently formed in a second area of the semi-finished solar module. The illuminated area covers at least a part of the isolation trench in the first lateral direction and the entire isolation trench and an adjacent area in the second lateral direction. Thus, the length of the illuminated area measured along the first lateral direction may be less than, equal to or greater than the length of the isolation trench, while the width of the illuminated area measured along the second lateral direction is greater than the width of the isolation trench. For example, the width of the illuminated area is 36% greater than the width of the isolation trench. The light used for the illumination preferably has a small emission angle and is particularly preferably a bundle of parallel light beams.

Die erste Oberfläche des halbfertigen Solarmoduls kann die Oberfläche sein, auf die der Laserstrahl trifft oder kann die gegenüberliegende Oberfläche des halbfertigen Solarmoduls sein. Der Laserstrahl kann auf das halbfertige Solarmodul an der Seite auftreffen, an der das transparente Substrat die Oberfläche des halbfertigen Solarmoduls bildet, oder an der Seite, an der der Stapel funktioneller Schichten an der Oberfläche liegt.The first surface of the semi-finished solar module may be the surface to which the laser beam is incident or may be the opposite surface of the semi-finished solar module. The laser beam may strike the semi-finished solar module at the side where the transparent substrate forms the surface of the semi-finished solar module, or at the side where the stack of functional layers is at the surface.

An einer zweiten Oberfläche des halbfertigen Solarmoduls, die die gegenüberliegende Oberfläche des halbfertigen Solarmoduls bezogen auf die dritte Richtung ist, wird eine Lichtmenge erfasst, die durch den beleuchteten Bereich des halbfertigen Solarmoduls transmittiert wird. Eine Vorrichtung zum Erfassen von Licht ist auf der gleichen optischen Achse wie eine Beleuchtungsvorrichtung angeordnet. Das heißt, das halbfertige Solarmodul wird orthogonal durchleuchtet. Die erfasste Lichtmenge ist ein Wert, der die Menge oder die Intensität des Lichts darstellt, das durch das halbfertige Solarmodul transmittiert wird, im Gegensatz zu einem Bild, das eine laterale Verteilung des transmittierten Lichts enthält. Daher muss nur dieser eine Wert entsprechend der vorliegenden Erfindung bewertet werden und nicht ein ganzes Bild wie beim vorherigen Stand der Technik.On a second surface of the semi-finished solar module, which is the opposite surface of the semi-finished solar module with respect to the third direction, an amount of light is detected, which is transmitted through the illuminated area of the semi-finished solar module. A device for detecting light is arranged on the same optical axis as a lighting device. That is, the semi-finished solar module is transilluminated orthogonally. The detected amount of light is a value representing the amount or intensity of the light transmitted through the semi-finished solar module, as opposed to an image containing a lateral distribution of the transmitted light. Therefore, only this one value needs to be evaluated according to the present invention and not a whole picture as in the prior art.

Wie durch den Stand der Technik bekannt, kann das Licht zum Beleuchten vor Erreichen der ersten Oberfläche des halbfertigen Solarmoduls fokussiert oder anderweitig behandelt werden, und das durch das halbfertige Solarmodul transmittierte Licht kann auch fokussiert oder anderweitig behandelt werden, bevor es die Vorrichtung zum Erfassen von Licht erreicht.As known in the art, the light may be focused or otherwise illuminated for illumination prior to reaching the first surface of the semi-finished solar module, and the light transmitted through the semi-finished solar module may also be focused or otherwise treated before the device detects Light reaches.

Anschließend wird die erfasste Lichtmenge mit mindestens einem Referenzwert verglichen, um den gebildeten Isolationsgraben im beleuchteten Bereich auszuwerten. Der Referenzwert stellt eine Breite des Isolationsgrabens oder eine Breite und eine Länge des Isolationsgrabens im beleuchteten Bereich dar, für den der Isolationsgraben die Anforderungen einer guten Funktionalität erfüllt. Beispielsweise kann der Referenzwert einem unteren Schwellenwert der Breite des Isolationsgrabens entsprechen. Ist die erfasste Lichtmenge geringer als dieser Referenzwert, so kann der Isolationsgraben im beleuchteten Bereich als zu schmal, d. h. nicht breit genug, bewertet werden. Andererseits kann der Referenzwert einem oberen Schwellenwert der Breite des Isolationsgrabens entsprechen. Ist die erfasste Lichtmenge höher als dieser Referenzwert, so kann der Isolationsgraben im beleuchteten Bereich als zu breit, d. h. nicht schmal genug, bewertet werden. Wie man sieht, wird die erfasste Lichtmenge bevorzugt mit zwei Referenzwerten verglichen, insbesondere mit einem unteren Schwellenwert und einem oberen Schwellenwert, was eine gute Auswertung des Isolationsgrabens im beleuchteten Bereich bezogen auf eine geeignete Breite des Isolationsgrabens ergibt.Subsequently, the detected amount of light is compared with at least one reference value in order to evaluate the isolation trench formed in the illuminated area. The reference value represents a width of the isolation trench or a width and a length of the isolation trench in the illuminated area, for which the isolation trench fulfills the requirements of good functionality. For example, the reference value may correspond to a lower threshold of the width of the isolation trench. If the detected amount of light is less than this reference value, the isolation trench may be too narrow in the illuminated area, i. H. not wide enough to be rated. On the other hand, the reference value may correspond to an upper threshold of the width of the isolation trench. If the detected amount of light is higher than this reference value, then the isolation trench in the illuminated area as too broad, d. H. not narrow enough to be rated. As can be seen, the detected light quantity is preferably compared with two reference values, in particular with a lower threshold value and an upper threshold value, which results in a good evaluation of the isolation trench in the illuminated area with respect to a suitable width of the isolation trench.

Die Referenzwerte werden z. B. durch Beleuchten und Erfassen des Lichts für Isolationsgräben ermittelt, die durch Analyse aufgenommener Bilder des Isolationsgrabens oder durch Messung der Breite des Isolationsgrabens mit anderen Techniken nach dem Stand der Technik ausgewertet werden.The reference values are z. B. by illuminating and detecting the light for isolation trenches, which are evaluated by analysis of recorded images of the isolation trench or by measuring the width of the isolation trench with other techniques according to the prior art.

Wird der Isolationsgraben als nicht konform mit den Anforderungen im beleuchteten Bereich bewertet, kann der Isolationsgraben in diesem Bereich nachbearbeitet werden. Beispielsweise kann der Schritt zur Bildung des Isolationsgrabens wiederholt werden, wenn der zuerst gebildete Isolationsgraben zu schmal ist. If the isolation trench is rated as non-compliant with the requirements in the illuminated area, the isolation trench in this area can be reworked. For example, the step of forming the isolation trench may be repeated if the first formed isolation trench is too narrow.

Das zum Beleuchten verwendete Licht umfasst eine erste Wellenlänge, für die das transparente Substrat und alle nicht abgetragenen Schichten des Stapels funktioneller Schichten transparent sind und mindestens eine Schicht des abgetragenen Stapels funktioneller Schichten lichtundurchlässig ist. Die Begriffe „transparent“ und „lichtundurchlässig“ beziehen sich nicht auf die absolute Transparenz oder Lichtundurchlässigkeit, sondern bedeuten, dass das transparente Substrat und alle nicht abgetragenen Schichten des Stapels funktioneller Schichten einen Transmissionsgrad für die erste Wellenlänge aufweisen, der deutlich höher ist als derjenige der mindestens einen abgetragenen Schicht des Stapels funktioneller Schichten. Bevorzugt ist eine Differenz zwischen diesen beiden Transmissionsgraden größer als 0,2. Bei einer Solarzelle liegt die erste Wellenlänge bevorzugt im Bereich von 300 nm bis 900 nm. Daher kann jede Lichtquelle, die Licht mit mindestens einer Wellenlänge in diesem Bereich erzeugt, zur Beleuchtung des halbfertigen Solarmoduls verwendet werden, zum Beispiel „weißes“ Licht einer normalen Lampe. Es kann aber auch eine Lichtquelle verwendet werden, die nur Licht einer bestimmten ersten Wellenlänge emittiert, z. B. eine Leuchtdiode (LED).The light used for illumination comprises a first wavelength for which the transparent substrate and all non-ablated layers of the stack of functional layers are transparent and at least one layer of the ablated stack of functional layers is opaque. The terms "transparent" and "opaque" do not refer to the absolute transparency or opacity, but mean that the transparent substrate and all non-ablated layers of the stack of functional layers have a transmittance for the first wavelength that is significantly higher than that of at least one ablated layer of the stack of functional layers. Preferably, a difference between these two transmittances is greater than 0.2. In a solar cell, the first wavelength is preferably in the range of 300 nm to 900 nm. Therefore, any light source that generates light of at least one wavelength in that range can be used to illuminate the semi-finished solar module, for example, "white" light of a normal lamp , But it can also be used a light source that emits only light of a specific first wavelength, z. B. a light emitting diode (LED).

In einer speziellen Ausführungsform wird das halbfertige Solarmodul mit Licht zweier verschiedener Wellenlängen in getrennten Teilschritten beleuchtet, um weitere Informationen über verschiedene Schichten des Stapels funktioneller Schichten zu erhalten, unter Verwendung der spektralen Information, die durch die Erfassung von Lichtmengen des transmittierten Lichts beider Wellenlängen gewonnen wird. Das halbfertige Solarmodul wird in zwei Teilschritten mit Licht beleuchtet, wobei das zur Beleuchtung in einem zweiten Teilschritt verwendete Licht kein Licht mit einer ersten Wellenlänge des zur Beleuchtung in einem ersten Teilschritt verwendeten Lichts oder das zur Beleuchtung in einem ersten Teilschritt verwendete Licht kein Licht mit einer zweiten Wellenlänge des zur Beleuchtung in einem zweiten Teilschritt verwendeten Lichts enthalten sollte. Bevorzugt wird Licht von zwei verschiedenen LEDs verwendet. Die funktionelle Schicht umfasst mindestens zwei verschiedene Schichten, wobei mindestens eine Schicht des Stapels funktioneller Schichten im Bereich des Isolationsgrabens abgetragen wird, und wobei mindestens eine Schicht des Stapels funktioneller Schichten, die abgetragen wird, oder mindestens eine Schicht des Stapels funktioneller Schichten, die nicht abgetragen wird, einen unterschiedlichen Transmissionsgrad für Licht mit der ersten Wellenlänge und Licht mit der zweiten Wellenlänge aufweist. UnterschiedlicherTransmissionsgrad bedeutet, dass die jeweilige Schicht von transparent zu lichtundurchlässig oder umgekehrt wechselt.In a specific embodiment, the semifinished solar module is illuminated with light of two different wavelengths in separate substeps to obtain further information about different layers of the stack of functional layers, using the spectral information obtained by detecting amounts of light of the transmitted light of both wavelengths , The semi-finished solar module is illuminated in two sub-steps with light, wherein the light used for illumination in a second sub-step no light with a first wavelength of the light used for illumination in a first sub-step or the light used for illumination in a first sub-step no light with a second wavelength of the light used for illumination in a second sub-step should contain. Preferably, light from two different LEDs is used. The functional layer comprises at least two distinct layers wherein at least one layer of the stack of functional layers in the region of the isolation trench is ablated, and wherein at least one layer of the stack of functional layers being ablated or at least one layer of the stack of functional layers not ablated , has a different transmittance for first wavelength light and second wavelength light. Different degrees of transmission mean that the respective layer changes from transparent to opaque or vice versa.

Ändert mindestens eine Schicht des Stapels funktioneller Schichten, die nicht abgetragen wird, ihren Transmissionsgrad zwischen der ersten Wellenlänge und der zweiten Wellenlänge, können Informationen über Schäden, wie Löcher oder Kratzer, innerhalb der mindestens einen Schicht, die nicht abgetragen wird, erhalten werden, die durch das Abtragen von mindestens einer anderen Schicht verursacht werden. Dies kann z. B. bei Inspektion eines innerhalb der photovoltaischen Schicht, aber nicht in der ersten Kontaktschicht, gebildeten Isolationsgrabens erfolgen.If at least one layer of the stack of functional layers that is not being abraded changes its transmittance between the first wavelength and the second wavelength, information about damages, such as holes or scratches, within the at least one layer that is not ablated can be obtained caused by the removal of at least one other layer. This can be z. Example, in inspection of a formed within the photovoltaic layer, but not in the first contact layer, formed isolation trench.

In einem anderen Beispiel werden mindestens zwei Schichten des Stapels funktioneller Schichten abgetragen, wobei mindestens eine erste Schicht des Stapels funktioneller Schichten ihren Transmissionsgrad zwischen der ersten Wellenlänge und der zweiten Wellenlänge ändert und mindestens eine zweite Schicht dieser mindestens zwei Schichten ihren Transmissionsgrad nicht ändert. Das heißt, für die erste Wellenlänge sind alle nicht abgetragenen Schichten des Stapels funktioneller Schichten transparent und die mindestens eine erste Schicht und die mindestens eine zweite Schicht sind lichtundurchlässig. Für die zweite Wellenlänge sind das transparente Substrat und die mindestens eine erste Schicht transparent und die mindestens eine zweite Schicht ist lichtundurchlässig. So können Rückstände der ersten Schicht in dem Isolationsgraben erfasst werden. Dies kann z. B. bei Inspektion eines innerhalb der photovoltaischen Schicht und innerhalb der ersten Kontaktschicht gebildeten Isolationsgrabens erfolgen.In another example, at least two layers of the stack of functional layers are removed, wherein at least a first layer of the functional layer stack changes its transmittance between the first wavelength and the second wavelength and at least a second layer of these at least two layers does not change its transmittance. That is, for the first wavelength, all non-ablated layers of the stack of functional layers are transparent, and the at least one first layer and the at least one second layer are opaque. For the second wavelength, the transparent substrate and the at least one first layer are transparent and the at least one second layer is opaque. Thus, residues of the first layer can be detected in the isolation trench. This can be z. B. carried out during inspection of an insulation trench formed within the photovoltaic layer and within the first contact layer.

Die erste Wellenlänge kann beispielsweise im Bereich von sichtbarem Licht liegen, also zwischen 400 nm und 700 nm, während die zweite Wellenlänge beispielsweise im Bereich von Infrarotlicht, also zwischen 780 nm und 1 mm, oder im Bereich von ultraviolettem Licht, also zwischen 10nm und 380 nm, liegen kann.The first wavelength may be, for example, in the range of visible light, ie between 400 nm and 700 nm, while the second wavelength, for example in the range of infrared light, ie between 780 nm and 1 mm, or in the range of ultraviolet light, ie between 10 nm and 380 nm, can lie.

Eine ähnliche Technik kann zur Auswertung eines Materials verwendet werden, das in einen gebildete Isolationsgraben gefüllt wird. Dies kann z. B. ein Fotolack sein, der nach dem Stand der Technik in einen ersten Isolationsgraben gefüllt wird. Das Material hat einen ersten Transmissionsgrad für Licht mit einer dritten Wellenlänge, für die mindestens eine abgetragene Schicht des Stapels funktioneller Schichten lichtundurchlässig ist und das transparente Substrat und alle nicht abgetragenen Schichten des Stapels funktioneller Schichten transparent sind. Die dritte Wellenlänge kann gleich der ersten oder der zweiten oben beschriebenen Wellenlänge sein oder sich von diesen unterscheiden. Der erste Transmissionsgrad des Materials unterscheidet sich von einem zweiten Transmissionsgrad, der einen Schichtstapel kennzeichnet, der das transparente Substrat und alle Schichten des Stapels funktioneller Schichten enthält, die nicht abgetragen werden. Bevorzugt ist der zweite Transmissionsgrad größer als der erste Transmissionsgrad, so dass die Menge des transmittierten Lichts im Wesentlichen dem ersten Transmissionsgrad des Materials entspricht, der von der Materialart, der Materialqualität und der Materialdicke abhängt. Der Bereich des halbfertigen Solarmoduls wird im Anschluss an den Schritt des Füllens des Isolationsgrabens mit dem Material beleuchtet, wobei Licht der dritten Wellenlänge zur Beleuchtung verwendet wird. Anschließend wird die erfasste Lichtmenge zur Beurteilung der Materialeigenschaften herangezogen.A similar technique can be used to evaluate a material that is filled into an isolation trench formed. This can be z. B. be a photoresist, which is filled in the prior art in a first isolation trench. The material has a first transmittance for light at a third wavelength for which at least one ablated layer of the stack of functional layers is opaque and the transparent substrate and all non-ablated layers of the stack of functional layers are transparent. The third wavelength can be equal to the first or the be the second wavelength described above or differ from them. The first transmittance of the material differs from a second transmittance that characterizes a layer stack that contains the transparent substrate and all layers of the stack of functional layers that are not ablated. Preferably, the second transmittance is greater than the first transmittance such that the amount of transmitted light is substantially equal to the first transmittance of the material, which depends on the type of material, the material quality and the material thickness. The area of the semi-finished solar module is illuminated with the material following the step of filling the isolation trench using light of the third wavelength for illumination. Subsequently, the detected amount of light is used to assess the material properties.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird der zur Bildung des Isolationsgrabens verwendete Laserstrahl relativ über die erste oder zweite Oberfläche des halbfertigen Solarmoduls bewegt und die Beleuchtungsvorrichtung und die Vorrichtung zum Erfassen von Licht werden in gleicher Weise wie der Laserstrahl relativ über die erste oder die zweite Oberfläche des halbfertigen Solarmoduls bewegt. Das heißt, der Laserstrahl sowie die Beleuchtungsvorrichtung und die Vorrichtung zum Erfassen von Lichtkönnen bewegt werden, während das halbfertige Solarmodul stationär ist, oder das halbfertige Solarmodul wird bewegt, während der Laserstrahl und die Beleuchtungsvorrichtung und die Vorrichtung zum Erfassen von Licht stationär sind. Dennoch ist es auch möglich, dass das halbfertige Solarmodul einerseits und der Laserstrahl und die Beleuchtungsvorrichtung und die Vorrichtung zum Erfassen von Lichtandererseits bewegt werden, wobei eine relative Bewegung gegeben ist. In jedem Fall werden die Schritte des Beleuchtens, Erfassens und Auswertens für eine Vielzahl von Bereichen durchgeführt, die entlang der Ausdehnung des Isolationsgrabens entlang der ersten lateralen Richtung angeordnet sind. Mit anderen Worten: Ein durch einen relativ bewegten Laserstrahl gebildete Isolationsgraben wird durch wiederholtes Beleuchten und Erfassen und Auswerten für eine Vielzahl von Bereichen untersucht und ausgewertet, wobei jeder dieser Bereiche bevorzugt an einen anderen Bereich angrenzt oder sich teilweise mit angrenzenden Bereichen überlappt. So kann der gesamte Isolationsgraben überwacht werden.In a preferred embodiment, the laser beam used to form the isolation trench is relatively moved across the first or second surface of the semi-finished solar module, and the illumination device and the light sensing device become relatively uniform over the first or second surfaces of the semi-finished one Solar module moves. That is, the laser beam as well as the lighting device and the light detecting device can be moved while the semi-finished solar module is stationary, or the semi-finished solar module is moved while the laser beam and the lighting device and the light detecting device are stationary. Nevertheless, it is also possible that the semi-finished solar module on the one hand and the laser beam and the lighting device and the device for detecting light on the other hand be moved, wherein a relative movement is given. In either case, the steps of illuminating, detecting, and evaluating are performed for a plurality of regions arranged along the extent of the isolation trench along the first lateral direction. In other words, an isolation trench formed by a relatively moving laser beam is examined and evaluated by repeated illumination and detection and evaluation for a plurality of areas, each of these areas preferably being adjacent to another area or partially overlapping with adjacent areas. This way, the entire isolation trench can be monitored.

Bevorzugt folgen die Beleuchtungsvorrichtung und die Vorrichtung zum Erfassen von Licht dem Laserstrahl in einem festen Abstand. Das heißt, der Lichtstrahl trifft in einem festen Abstand zum Laserstrahl auf das halbfertige Solarmodul derart auf, dass für jedes Zeitintervall der feste Abstand zwischen einem Bereich des halbfertigen Solarmoduls, in dem der Isolationsgraben während des Zeitintervalls gebildet wird, und einem Bereich des halbfertigen Solarmoduls, in dem das Licht zur Beleuchtung auftrifft, gegeben ist. Dieser Abstand kann im Bereich von 5 mm bis 20 mm liegen.Preferably, the lighting device and the device for detecting light follow the laser beam at a fixed distance. That is, the light beam impinges on the semi-finished solar module at a fixed distance from the laser beam, such that for each time interval the fixed distance between a region of the semi-finished solar module in which the isolation trench is formed during the time interval and a region of the semi-finished solar module, in which the light impinges for illumination is given. This distance can be in the range of 5 mm to 20 mm.

Während die Beleuchtungsvorrichtung und die Vorrichtung zum Erfassen von Licht bewegt werden, kann eine kontinuierliche Folge von erfassten Lichtmengen, d. h. eine Signalkurve, die die Veränderung der erfassten Lichtmenge über die Position der genannten Vorrichtungen abbildet, erfasst werden. Die kontinuierliche Abfolge der erfassten Lichtmengen ermöglicht eine zeitliche Überwachung des Isolationsgrabens und bietet somit die Möglichkeit, einen Totalausfall des Laserstrahls, ein erhöhtes Auftreten von Defekten in dem Isolationsgraben oder eine Drift von Parametern des Laserstrahls zu erkennen und dem entgegenzuwirken. Dazu wird eine weitere statistische Auswerteroutine durchgeführt, wie die Ermittlung eines Mittelwertes, eines kleinsten Wertes oder eines größten Wertes der erfassten Lichtmenge für einen bestimmten Zeitraum im Auswertungsschritt. Das Verfahren umfasst weiterhin einen Schritt der Parameteränderung einer Vorrichtung zur Erzeugung des Laserstrahls, wenn eines der genannten Ereignisse eintritt und die Notwendigkeit einer Parameteränderung durch die statistische Auswertungsroutine erkannt wird.As the lighting device and the light sensing device are moved, a continuous series of detected amounts of light, i. H. a signal curve representing the change in the detected amount of light via the position of said devices can be detected. The continuous sequence of the detected amounts of light allows temporal monitoring of the isolation trench and thus offers the possibility to detect a total failure of the laser beam, an increased occurrence of defects in the isolation trench or a drift of parameters of the laser beam and counteract this. For this purpose, a further statistical evaluation routine is performed, such as the determination of an average value, a smallest value or a largest value of the detected light quantity for a specific period of time in the evaluation step. The method further comprises a step of changing parameters of a device for generating the laser beam when one of said events occurs and the need for a parameter change is detected by the statistical evaluation routine.

Ein System zur Überwachung eines Laserstrukturierungsvorgangs zur Bildung eines Isolationsgrabens in einem Solarmodul gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Laserstrahls, eine Beleuchtungsvorrichtung zur Beleuchtung eines Bereichs des halbfertigen Solarmoduls, eine Vorrichtung zur Erfassung einer Lichtmenge und eine Vorrichtung zur Auswertung des gebildeten Isolationsgraben. Zumindest einige dieser Vorrichtungen können in einem Gerät kombiniert werden, d. h. sie sind physikalisch miteinander verbunden oder bilden eine geschlossene Einheit. Dennoch können alle Vorrichtungen in getrennten Vorrichtungen realisiert werden, wobei mindestens eine Datenverbindung zur Datenübertragung von der Vorrichtung zur Erfassung einer Lichtmenge an die Auswertungsvorrichtung vorhanden ist.A system for monitoring a laser structuring process for forming an isolation trench in a solar module according to the present invention comprises a device for generating a laser beam, a lighting device for illuminating a region of the semi-finished solar module, a device for detecting a quantity of light and a device for evaluating the isolation trench formed. At least some of these devices can be combined in one device, i. H. they are physically connected or form a single unit. Nevertheless, all devices can be realized in separate devices, wherein at least one data connection for data transmission from the device for detecting a quantity of light to the evaluation device is present.

Die Vorrichtung zur Erzeugung eines Laserstrahls ist geeignet zum Bilden eines Isolationsgrabens innerhalb mindestens einer Schicht des Stapels funktioneller Schichten eines halbfertigen Solarmoduls durch Abtragen der mindestens einen Schicht des Stapels funktioneller Schichten im Bereich des Isolationsgrabens. Der Stapel funktioneller Schichten umfasst mindestens eine der folgenden Schichten: eine erste Kontaktschicht, eine photovoltaische Schicht und eine zweite Kontaktschicht, und ist auf einem transparenten Substrat angeordnet. Die Vorrichtung zur Erzeugung eines Laserstrahls kann mindestens einen Laserstrahl einer ersten Wellenlänge erzeugen, aber auch zwei oder mehr Strahlen gleicher oder unterschiedlicher Wellenlänge.The device for generating a laser beam is suitable for forming an isolation trench within at least one layer of the stack of functional layers of a semi-finished solar module by removing the at least one layer of the stack of functional layers in the region of the isolation trench. The stack of functional layers comprises at least one of the following layers: a first contact layer, a photovoltaic layer and a second contact layer, and is arranged on a transparent substrate. The device for generating a laser beam may comprise at least one laser beam of a first wavelength generate, but also two or more beams of the same or different wavelength.

Die Beleuchtungsvorrichtung ist geeignet, einen Bereich des halbfertigen Solarmoduls auf einer ersten Oberfläche des halbfertigen Solarmoduls zu beleuchten. Der beleuchtete Bereich deckt mindestens einen Teil des Isolationsgrabens in einer ersten lateralen Richtung und den gesamten Isolationsgraben und einen angrenzenden Bereich in einer zweiten lateralen Richtung orthogonal zu der ersten lateralen Richtung ab. Die lateralen Richtungen sind oben beschrieben.The lighting device is suitable for illuminating a region of the semi-finished solar module on a first surface of the semi-finished solar module. The illuminated area covers at least a part of the isolation trench in a first lateral direction and the entire isolation trench and an adjacent area in a second lateral direction orthogonal to the first lateral direction. The lateral directions are described above.

Die Vorrichtung zur Erfassung einer Lichtmenge ist zur Erfassung einer Lichtmenge, die durch den beleuchteten Bereich des halbfertigen Solarmoduls transmittiert wird, an einer zweiten Oberfläche des halbfertigen Solarmoduls geeignet. Die zweite Oberfläche ist die Oberfläche des halbfertigen Solarmoduls, die der ersten Oberfläche gegenüberliegt. Die erste Oberfläche und die zweite Oberfläche erstrecken sich in einer Ebene, die orthogonal zur Dicke des Solarmoduls verläuft. Die Vorrichtung zur Erfassung einer Lichtmenge ist auf der gleichen optischen Achse wie die Beleuchtungsvorrichtung angeordnet und kann z. B. ein Photometer oder einen Fotosensor oder mehrere Fotosensoren zur Lichterfassung umfassen.The device for detecting a quantity of light is suitable for detecting a quantity of light, which is transmitted through the illuminated area of the semi-finished solar module, on a second surface of the semi-finished solar module. The second surface is the surface of the semi-finished solar module facing the first surface. The first surface and the second surface extend in a plane that is orthogonal to the thickness of the solar module. The device for detecting a quantity of light is arranged on the same optical axis as the lighting device and can, for. B. include a photometer or a photo sensor or multiple photo sensors for light detection.

Die Auswertungsvorrichtung ist geeignet, den gebildeten Isolationsgraben im beleuchteten Bereich durch Vergleich der erfassten Lichtmenge mit einem Referenzwert auszuwerten. Zu diesem Zweck kann die Auswertungsvorrichtung einen oder mehrere Schwellwerte, z. B. einen unteren Schwellwert und einen oberen Schwellwert, die in einer Speichereinheit aufgezeichnet sind, eine Vergleichseinheit und eine Ausgabeeinheit zur Ausgabe eines Signals, zumindest wenn eine Verletzung eines der Schwellwerte aufgetreten ist enthalten.The evaluation device is suitable for evaluating the isolation trench formed in the illuminated area by comparing the detected amount of light with a reference value. For this purpose, the evaluation device one or more thresholds, z. B. a lower threshold and an upper threshold, which are recorded in a memory unit, a comparison unit and an output unit for outputting a signal, at least when a violation of one of the thresholds has occurred.

Die Beleuchtungsvorrichtung eignet sich zum Emittieren von Licht mit einer ersten Wellenlänge, für die das transparente Substrat und alle nicht abgetragenen Schichten des Stapels funktioneller Schichten transparent sind und mindestens eine abgetragene Schicht des Stapels funktioneller Schichten lichtundurchlässig ist. Zum Beispiel kann die Beleuchtungsvorrichtung eine normale Lampe sein, die „weißes“ Licht emittiert, oder eine Leuchtdiode, die Licht einer bestimmten Wellenlänge emittiert. Bevorzugt erzeugt die Beleuchtungsvorrichtung Licht mit einem kleinen Abstrahlwinkel und besonders bevorzugt ein Bündel paralleler Lichtstrahlen. Zu diesem Zweck kann die Beleuchtungsvorrichtung auch optische Elemente, z. B. Linsen, enthalten.The illumination device is suitable for emitting light of a first wavelength for which the transparent substrate and all non-ablated layers of the stack of functional layers are transparent and at least one ablated layer of the stack of functional layers is opaque. For example, the lighting device may be a normal lamp that emits "white" light, or a light emitting diode that emits light of a certain wavelength. The illumination device preferably generates light with a small emission angle and particularly preferably a bundle of parallel light rays. For this purpose, the lighting device and optical elements, for. As lenses included.

In einer Ausführungsform ist die Beleuchtungsvorrichtung geeignet, Licht, das eine erste Wellenlänge aufweist, und Licht, das eine zweite Wellenlänge aufweist, die sich von der ersten Wellenlänge unterscheidet, zu emittieren. Bevorzugt hat mindestens eine Schicht des Stapels funktioneller Schichten für die zweite Wellenlänge einen völlig anderen Transmissionsgrad als für die erste Wellenlänge, d. h. sie wechselt von transparent zu lichtundurchlässig oder umgekehrt. In einem Beispiel liegt die erste Wellenlänge im Bereich des sichtbaren Lichts und die zweite Wellenlänge im Infrarotbereich oder im UV-Bereich.In one embodiment, the illumination device is adapted to emit light having a first wavelength and light having a second wavelength different from the first wavelength. Preferably, at least one layer of the stack of functional layers for the second wavelength has a completely different transmittance than for the first wavelength, i. H. it changes from transparent to opaque or vice versa. In one example, the first wavelength is in the range of visible light and the second wavelength in the infrared range or in the UV range.

In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das System eine Transportvorrichtung zur Realisierung einer Bewegung der Vorrichtung zur Erzeugung eines Laserstrahls relativ entlang der ersten lateralen Richtung über die erste oder die zweite Oberfläche des halbfertigen Solarmoduls und zur Realisierung einer Bewegung der Beleuchtungsvorrichtung und der Vorrichtung zur Erfassung des Lichts in der gleichen Weise wie die Vorrichtung zum Erzeugen eines Laserstrahls relativ über die erste oder zweite Oberfläche des halbfertigen Solarmoduls. Diese Transportvorrichtung kann beispielsweise ein Transportband oder eine Vielzahl von Rollen oder Wellen sein, wobei die Transportvorrichtung ein halbfertiges Solarmodul entlang der ersten lateralen Richtung innerhalb des Systems so bewegt, dass sich das halbfertige Solarmodul über einen von der Vorrichtung zur Erzeugung eines Laserstrahls erzeugten Laserstrahl und durch einen von der Beleuchtungsvorrichtung emittierten Lichtstrahl bewegt. Die Vorrichtung zur Erzeugung eines Laserstrahls, die Beleuchtungsvorrichtung und die Vorrichtung zur Erfassung einer Lichtmenge können innerhalb des Systems stationär sein oder sich ebenfalls bewegen.In a preferred embodiment, the system comprises a transport device for realizing a movement of the device for generating a laser beam relative to the first lateral direction over the first or the second surface of the semi-finished solar module and for realizing a movement of the illumination device and the device for detecting the light in FIG the same way as the device for generating a laser beam relative to the first or second surface of the semi-finished solar module. This transport device may for example be a conveyor belt or a plurality of rollers or shafts, wherein the transport device moves a semi-finished solar module along the first lateral direction within the system so that the semi-finished solar module via a laser beam generated by the apparatus for generating a laser beam and through moves a light beam emitted by the lighting device. The apparatus for generating a laser beam, the lighting apparatus and the apparatus for detecting a quantity of light may be stationary within the system or also move.

Die Beleuchtungseinrichtung ist bevorzugt geeignet, um Licht kontinuierlich im Zeitverlauf zu emittieren, und die Vorrichtung zur Erfassung einer Lichtmenge ist ebenfalls bevorzugt geeignet, um Licht kontinuierlich im Zeitverlauf zu erfassen. Weiterhin ist die Auswertungsvorrichtung geeignet zur Auswertung einer kontinuierlichen Folge von erfassten Lichtmengen. Werden also das halbfertige Solarmodul einerseits und die Beleuchtungsvorrichtung und die Vorrichtung zur Erfassung einer Lichtmenge relativ zueinander bewegt, kann der Isolationsgraben in einer Vielzahl von beleuchteten Bereichen, d. h. über eine große Länge, kontinuierlich ausgewertet werden, wobei Defekte des Isolationsgrabens und/oder eine Drift von mindestens einem der ausgewerteten Parameter des Isolationsgrabens, d. h. eine langsame Änderung, verlässlich und rasch festgestellt werden können.The illumination device is preferably suitable for emitting light continuously over time, and the device for detecting a quantity of light is likewise preferably suitable for detecting light continuously over time. Furthermore, the evaluation device is suitable for evaluating a continuous sequence of detected amounts of light. Thus, if the semi-finished solar module on the one hand and the lighting device and the device for detecting a quantity of light are moved relative to each other, the isolation trench in a plurality of illuminated areas, d. H. be evaluated continuously over a long length, with defects of the isolation trench and / or a drift of at least one of the evaluated parameters of the isolation trench, d. H. a slow change, can be detected reliably and quickly.

In einer bestimmten Ausführungsform sind die Vorrichtung zur Erzeugung eines Laserstrahls und die Beleuchtungsvorrichtung innerhalb einer Vorrichtung zur Durchführung eines Laserstrukturierungsvorgangs so angeordnet, dass sie entlang der ersten lateralen Richtung einen ersten Abstand zueinander haben. Dieser erste Abstand liegt bevorzugt im Bereich von 5 mm bis 20 mm, besonders bevorzugt im Bereich von 5 mm bis 15 mm und beträgt z. B. 10 mm. Dieser Abstand ist für einen bestimmten Laserstrukturierungsvorgang festgelegt. So wird ein Defekt in dem Isolationsgraben nach seiner Bildung sehr schnell erkannt.In a specific embodiment, the device for generating a laser beam and the illumination device are within a device for performing a Laser structuring process arranged so that they have along the first lateral direction at a first distance from each other. This first distance is preferably in the range of 5 mm to 20 mm, more preferably in the range of 5 mm to 15 mm and is z. B. 10 mm. This distance is set for a particular laser structuring operation. Thus, a defect in the isolation trench after its formation is detected very quickly.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird das halbfertige Solarmodul innerhalb einer Vorrichtung zur Durchführung eines Laserstrukturierungsvorgangs in einer ersten Richtung entlang der ersten lateralen Richtung in einer ersten Zeitperiode und in einer zweiten Richtung entlang der ersten lateralen Richtung in einer zweiten Zeitperiode transportiert, wobei die zweite Richtung entgegengesetzt zur ersten Richtung verläuft. Die erste Richtung und die zweite Richtung können auch als die positive und die negative Richtung entlang der ersten lateralen Richtung bezeichnet werden. Das heißt, um eine Vielzahl von Isolationsgräben innerhalb des halbfertigen Solarmoduls zu bilden, bewegt sich das halbfertige Solarmodul zuerst in die erste Richtung über den Laserstrahl und dann in die zweite Richtung, wobei jeweils ein Isolationsgraben gebildet wird. Zwischen diesen beiden Schritten der Laserstrukturierung wird das halbfertige Solarmodul entlang der zweiten lateralen Richtung bewegt, die orthogonal zu der ersten lateralen Richtung verläuft und die eine Ebene definiert, die parallel zu der ersten Oberfläche des halbfertigen Solarmoduls verläuft. Um in beide Richtungen gebildete Isolationsgräben auszuwerten, sind auf einer ersten Seite der Vorrichtung zur Erzeugung eines Laserstrahls eine erste Beleuchtungsvorrichtung und eine erste Vorrichtung zur Erfassung von Licht entlang der ersten lateralen Richtung angeordnet und eine zweite Beleuchtungsvorrichtung und eine zweite Vorrichtung zur Erfassung von Licht sind auf einer zweiten Seite der Vorrichtung zur Erzeugung eines Laserstrahls entlang der ersten lateralen Richtung angeordnet, wobei die zweite Seite der ersten Seite gegenüberliegt.In a preferred embodiment, the semi-finished solar module is transported within a device for performing a laser patterning operation in a first direction along the first lateral direction in a first time period and in a second direction along the first lateral direction in a second time period, the second direction opposite to first direction runs. The first direction and the second direction may also be referred to as the positive and negative directions along the first lateral direction. That is, to form a plurality of isolation trenches within the semi-finished solar module, the semi-finished solar module first moves in the first direction across the laser beam and then in the second direction, forming an isolation trench, respectively. Between these two steps of laser structuring, the semi-finished solar module is moved along the second lateral direction orthogonal to the first lateral direction defining a plane parallel to the first surface of the semi-finished solar module. In order to evaluate isolation trenches formed in both directions, a first illumination device and a first device for detecting light along the first lateral direction are arranged on a first side of the device for generating a laser beam, and a second illumination device and a second device for detecting light are provided a second side of the laser beam generating device disposed along the first lateral direction, the second side being opposite to the first side.

Das System kann weiterhin eine Speichereinrichtung zur Speicherung einer Position eines Bereichs des halbfertigen Solarmoduls, für den ein Defekt des Isolationsgrabens von der Auswertungseinrichtung ermittelt wird, umfassen. Die gespeicherten Informationen können später zur Nachbearbeitung des Isolationsgrabens an dieser Position verwendet werden. Die Position ist relativ zu einem Referenzpunkt auf dem halbfertigen Solarmodul, z. B. einer Ecke des halbfertigen Solarmoduls.The system may further comprise a memory device for storing a position of a region of the semi-finished solar module for which a defect of the isolation trench is determined by the evaluation device. The stored information can later be used to rework the isolation trench at this position. The position is relative to a reference point on the semi-finished solar module, z. B. a corner of the semi-finished solar module.

Das System kann weiterhin eine Steuervorrichtung zur Steuerung der Vorrichtung zur Erzeugung eines Laserstrahls gemäß einem von der Auswertungsvorrichtung gelieferten Ergebnis umfassen. So kann mindestens einer der Parameter des Laserstrahls geändert oder korrigiert werden, wenn eine Änderung der Parameter von der Auswertungsvorrichtung erkannt wird. Weiterhin kann die Steuervorrichtung auch die Transportvorrichtung steuern.The system may further comprise a control device for controlling the device for generating a laser beam according to a result supplied by the evaluation device. Thus, at least one of the parameters of the laser beam can be changed or corrected if a change of the parameters is detected by the evaluation device. Furthermore, the control device can also control the transport device.

Das System kann auch eine Absaugvorrichtung enthalten, die geeignet ist, Gase und Partikel eines Strukturierungsvorgangs aus der Umgebung des halbfertigen Solarmoduls abzusaugen. Die Absaugvorrichtung ist bevorzugt auf einer zweiten Seite des halbfertigen Solarmoduls angeordnet, wobei das transparente Substrat auf der ersten Seite die Oberfläche des halbfertigen Solarmoduls bildet und die zweite Seite der ersten Seite gegenüberliegt.The system may also include a suction device adapted to extract gases and particles from a patterning process from the environment of the semi-finished solar module. The suction device is preferably arranged on a second side of the semi-finished solar module, wherein the transparent substrate on the first side forms the surface of the semi-finished solar module and the second side of the first side opposite.

Die angefügten Abbildungen dienen zum besseren Verständnis der Erfindung und sind in diese Spezifikation integriert und bilden einen Teil davon. Die Abbildungen veranschaulichen eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung zur Erklärung der Prinzipien. Andere Ausführungsformen der Erfindung sind möglich und liegen im Rahmen der Erfindung. Die Elemente der Abbildungen sind nicht unbedingt maßstabsgerecht. Referenznummern bezeichnen entsprechende ähnliche Teile.

1 zeigt schematisch einen Querschnitt durch ein Solarmodul, das drei verschiedene Arten von Isolationsgräben aufweist.
2 zeigt schematisch eine Draufsicht auf ein halbfertiges Solarmodul.
3 zeigt schematisch einen Querschnitt durch das halbfertige Solarmodul entlang der Linie A-A'.
4 zeigt schematisch einen Querschnitt durch das halbfertige Solarmodul entlang der Linie B-B'.
5A zeigt schematisch eine Draufsicht auf einen gebildeten Isolationsgraben in einer vergrößerten Ansicht.
5B zeigt schematisch eine Kurve entsprechend der erfassten Lichtmenge für eine kontinuierliche Überwachung des Isolationsgrabens.
6 zeigt schematisch ein System zur Überwachung eines Laserstrukturierungsvorgangs.
7 zeigt schematisch die Ausführungsform eines Systems zur Überwachung eines Laserstrukturierungsvorgangs entsprechend der Erfindung im Querschnitt.

The attached drawings are provided for a better understanding of the invention and are incorporated in and constitute a part of this specification. The drawings illustrate an embodiment of the present invention and, together with the description, serve to explain the principles. Other embodiments of the invention are possible and are within the scope of the invention. The elements of the illustrations are not necessarily to scale. Reference numbers designate similar parts.

1 schematically shows a cross section through a solar module having three different types of isolation trenches.
2 schematically shows a plan view of a semi-finished solar module.
3 schematically shows a cross section through the semi-finished solar module along the line A-A '.
4 schematically shows a cross section through the semi-finished solar module along the line B-B '.
5A schematically shows a plan view of a formed isolation trench in an enlarged view.
5B schematically shows a curve corresponding to the detected amount of light for a continuous monitoring of the isolation trench.
6 schematically shows a system for monitoring a laser structuring process.
7 schematically shows the embodiment of a system for monitoring a laser structuring process according to the invention in cross section.

1 ist ein schematischer Querschnitt durch ein Solarmodul (1), das ein transparentes Substrat (11), einen Stapel funktioneller Schichten (12) und ein hinteres Substrat (13) umfasst. Das Solarmodul wird von der Seite des transparenten Substrats (11) beleuchtet, was durch die Pfeile angezeigt wird. Das transparente Substrat (11) besteht z. B. aus Glas, während das hintere Substrat (13) aus jedem geeigneten Material bestehen kann und transparent oder lichtundurchlässig sein kann. Der Stapel funktioneller Schichten (12) umfasst eine erste Kontaktschicht (121) aus einem transparenten Material, beispielsweise einem transparenten leitenden Oxid (TCO), eine photovoltaische Schicht (122), die Licht absorbiert und in elektrischen Strom umwandelt, und eine zweite Kontaktschicht (123), die aus einem lichtundurchlässigen Material, beispielsweise einem Metall, bestehen kann. Alle Schichten des Stapels funktioneller Schichten (12) können, wie durch den Stand der Technik bekannt, aus verschiedenen Schichten unterschiedlicher Materialien bestehen. Die photovoltaische Schicht kann beispielsweise aus einer CdS-Schicht und einer CdTe-Schicht bestehen. 1 is a schematic cross section through a solar module ( 1 ), which is a transparent substrate ( 11 ), a stack of functional layers ( 12 ) and a rear substrate ( 13 ). The solar module is from the side of the transparent Substrate ( 11 ), which is indicated by the arrows. The transparent substrate ( 11 ) exists z. Glass, while the back substrate ( 13 ) may be made of any suitable material and may be transparent or opaque. The stack of functional layers ( 12 ) comprises a first contact layer ( 121 ) of a transparent material, for example a transparent conductive oxide (TCO), a photovoltaic layer ( 122 ), which absorbs light and converts it into electric current, and a second contact layer ( 123 ), which may consist of an opaque material, such as a metal. All layers of the stack of functional layers ( 12 ) can, as known in the art, consist of different layers of different materials. The photovoltaic layer may consist, for example, of a CdS layer and a CdTe layer.

„Transparent“ und „lichtundurchlässig“ bedeuten transparent oder lichtundurchlässig bezogen auf Licht mit einer Wellenlänge, das von der photovoltaischen Schicht (122) des Stapels funktioneller Schichtens (12) absorbiert und in elektrischen Strom umgewandelt wird."Transparent" and "opaque" mean transparent or opaque with respect to light having a wavelength that is different from the photovoltaic layer (FIG. 122 ) of the stack of functional layering ( 12 ) is absorbed and converted into electricity.

Um eine mit benachbarten Solarzellen in Reihe geschaltete Solarzelle (100) zu bilden, werden innerhalb des Stapels funktioneller Schichten (12) zwischen zwei benachbarten Solarzellen (100) drei Isolationsgräben (21, 22, 23) gebildet. Ein erster Isolationsgraben (21) wird zumindest innerhalb der ersten Kontaktschicht (121) gebildet und kann auch innerhalb derphotovoltaischen Schicht (122) gebildet werden, wie in 1 dargestellt. Er ist mit einem elektrisch isolierenden Material (2), z. B. mit einem Fotolack, gefüllt und isoliert die Bereiche der ersten Kontaktschichten benachbarter Solarzellen elektrisch. Ein zweiter Isolationsgraben (22) wird nur innerhalb der photovoltaischen Schicht (122) gebildet und mit einem elektrisch leitenden Material gefüllt, z. B. mit dem Material der zweiten Kontaktschicht (123). Es stellt eine elektrisch leitende Verbindung zwischen einem Bereich der zweiten Kontaktschicht einer Solarzelle und einem Bereich der ersten Kontaktschicht einer benachbarten Solarzelle her. Ein dritter Isolationsgraben (23) wird zumindest innerhalb der zweitem Kontaktschicht (123) gebildet, wie in 1 dargestellt und kann auch innerhalb der photovoltaischen Schicht (122) gebildet werden. Er ist mit einem elektrisch isolierenden Material gefüllt und isoliert elektrisch die Bereiche der zweiten Kontaktschichten benachbarter Solarzellen.To a solar cell connected in series with neighboring solar cells ( 100 ) are formed within the stack of functional layers ( 12 ) between two adjacent solar cells ( 100 ) three isolation trenches ( 21 . 22 . 23 ) educated. A first isolation trench ( 21 ) is at least within the first contact layer ( 121 ) and also within the photovoltaic layer ( 122 ), as in 1 shown. He is using an electrically insulating material ( 2 ), z. B. with a photoresist, and electrically isolated the areas of the first contact layers of adjacent solar cells. A second isolation trench ( 22 ) is only within the photovoltaic layer ( 122 ) formed and filled with an electrically conductive material, for. B. with the material of the second contact layer ( 123 ). It produces an electrically conductive connection between a region of the second contact layer of a solar cell and a region of the first contact layer of an adjacent solar cell. A third isolation trench ( 23 ) is at least within the second contact layer ( 123 ), as in 1 and also within the photovoltaic layer ( 122 ) are formed. It is filled with an electrically insulating material and electrically insulates the regions of the second contact layers of adjacent solar cells.

2 zeigt eine Draufsicht auf ein halbfertiges Solarmodul (10) während eines Ausführungsbeispiels des Verfahrens zur Überwachung eines Laserstrukturierungsvorgangs entsprechend der vorliegenden Anwendung. 3 und 4 zeigen schematisch Querschnitte durch das halbfertige Solarmodul (10) entlang der Linie A-A' (3) und entlang der Linie B-B' (4). Die Abbildungen erläutern beispielhaft das Verfahren zur Überwachung der Laserstrukturierung eines zweiten Abschnitts (22b) des zweiten Isolationsgrabens. Das Prinzip des Verfahrens kann jedoch für jeden laserstrukturierten Isolationsgraben angewendet werden, sofern mindestens eine Schicht, die durch die Bildung des Isolationsgrabens abgetragen wird, lichtundurchlässig ist und alle anderen Schichten, die nicht abgetragen werden und daher oberhalb und unterhalb des gebildeten Isolationsgrabens vorhanden sind, für ein Beleuchtungslicht transparent sind. 2 shows a plan view of a semi-finished solar module ( 10 ) during one embodiment of the method of monitoring a laser patterning operation according to the present application. 3 and 4 schematically show cross sections through the semi-finished solar module ( 10 ) along the line A-A ' ( 3 ) and along the line B-B ' ( 4 ). The figures exemplify the method for monitoring the laser structuring of a second section ( 22b ) of the second isolation trench. However, the principle of the method can be applied to any laser-structured isolation trench, provided that at least one layer, which is removed by the formation of the isolation trench, is opaque and all other layers that are not removed and therefore present above and below the formed isolation trench, for an illumination light are transparent.

Das halbfertige Solarmodul (10) umfasst das transparente Substrat (11) und einen Stapel funktioneller Schichten (12), der nur die erste Kontaktschicht (121) und die photovoltaische Schicht (122) enthält. Das halbfertige Solarmodul (10) hat eine erste Oberfläche (101), die im erklärten Beispiel eine Oberfläche der photovoltaischen Schicht (122) ist. Die erste Oberfläche steht einer zweiten Oberfläche (102) des halbfertigen Solarmoduls gegenüber, die eine Oberfläche des transparenten Substrats (11) ist. In den vorhandenen Schichten des Stapels funktioneller Schichten (12), d. h. in der ersten Kontaktschicht (121) und der photovoltaischen Schicht (122), ist bereits ein erster Isolationsgraben (21) ausgebildet und mit einem elektrisch isolierenden Material (2) gefüllt. Der erste Isolationsgraben (21) reicht von einem ersten lateralen Ende (103) des halbfertigen Solarmoduls (10) bis zu einem zweiten lateralen Ende (104) des halbfertigen Solarmoduls (10) entlang einer ersten lateralen Richtung (x). Das erste laterale Ende (103) und das zweite laterale Ende (104) liegen in der ersten lateralen Richtung (x) einander gegenüber. Der zweite Isolationsgraben ist in diesem Ausführungsbeispiel in isolierten Abschnitten (22a - 22c) ausgebildet, kann sich aber auch vom ersten lateralen Ende (103) bis zum zweiten lateralen Ende (104) erstrecken. Jeder Abschnitt (22a - 22c) hat eine Länge (l₁ ), gemessen entlang der ersten lateralen Richtung (x), wobei die Länge (l₁ ) für verschiedene Abschnitte (22a - 22c) unterschiedlich oder gleich sein kann. Überdies hat jeder Abschnitt (22a - 22c) eine Breite (w₁ ), die entlang einer zweiten lateralen Richtung (y) gemessen wird. Die zweite laterale Richtung (y) verläuft orthogonal zur ersten lateralen Richtung (x) und definiert damit eine Ebene, die parallel zur ersten Oberfläche (101) verläuft. Die Breite (w₁ ) kann für verschiedene Abschnitte (22a - 22c) unterschiedlich oder gleich sein. Die Breite (w₁ ) kann im Bereich zwischen 20 µm und 80 µm liegen, z. B. 50 µm. Der erste Isolationsgraben (21) reicht von der ersten Oberfläche (101) bis zum transparenten Substrat (11) entlang einer dritten Richtung (z), die orthogonal zur ersten lateralen Richtung (x) und zur zweiten lateralen Richtung (y) verläuft und eine Dickenrichtung ist. Die Abschnitte (22a - 22c) des zweiten Isolationsgrabens reichen von der ersten Oberfläche (101) bis zur ersten Kontaktschicht (121) entlang der dritten Richtung (z).The semi-finished solar module ( 10 ) comprises the transparent substrate ( 11 ) and a stack of functional layers ( 12 ), which only the first contact layer ( 121 ) and the photovoltaic layer ( 122 ) contains. The semi-finished solar module ( 10 ) has a first surface ( 101 ), which explained in the example explained a surface of the photovoltaic layer ( 122 ). The first surface is a second surface ( 102 ) of the semi-finished solar module having a surface of the transparent substrate ( 11 ). In the existing layers of the stack of functional layers ( 12 ), ie in the first contact layer ( 121 ) and the photovoltaic layer ( 122 ), is already a first isolation trench ( 21 ) and with an electrically insulating material ( 2 ) filled. The first isolation trench ( 21 ) extends from a first lateral end ( 103 ) of the semi-finished solar module ( 10 ) to a second lateral end ( 104 ) of the semi-finished solar module ( 10 ) along a first lateral direction ( x ). The first lateral end ( 103 ) and the second lateral end ( 104 ) lie in the first lateral direction ( x ) opposite each other. The second isolation trench is in this embodiment in isolated sections ( 22a - 22c ), but can also be from the first lateral end ( 103 ) to the second lateral end ( 104 ). Each section (22a - 22c ) has a length ( ₁ ), measured along the first lateral direction ( x ), where the length ( ₁ ) for different sections ( 22a - 22c ) may be different or equal. Moreover, each section ( 22a - 22c ) a width ( w ₁ ) along a second lateral direction ( y ) is measured. The second lateral direction ( y ) is orthogonal to the first lateral direction (FIG. x ) and thus defines a plane parallel to the first surface ( 101 ) runs. The width ( w ₁ ) can be used for different sections ( 22a - 22c ) be different or the same. The width ( w ₁ ) may be in the range between 20 microns and 80 microns, z. B. 50 microns. The first isolation trench ( 21 ) extends from the first surface ( 101 ) to the transparent substrate ( 11 ) along a third direction ( z ) orthogonal to the first lateral direction ( x ) and to the second lateral direction ( y ) and is a thickness direction. The sections ( 22a - 22c ) of the second isolation trench extend from the first surface ( 101 ) to first contact layer ( 121 ) along the third direction ( z ).

Ein erster Abschnitt (22a) und ein zweiter Abschnitt (22b) sind bereits gebildet, wobei der Bildungsvorgang für einen dritten Abschnitt (22c) noch abläuft. Dies wird durch einen Laserstrahl (30) angezeigt, der in einem Laserstrahlbereich (3) auf die erste Oberfläche (101) trifft. Der Laserstrahl (30) wird entlang der ersten lateralen Richtung (x) über die erste Oberfläche (101) bewegt, wodurch Teile des zweiten Isolationsgrabens strukturiert werden. Die Bewegung des Laserstrahls (30) wird realisiert, indem das halbfertige Solarmodul (10) in eine Transportrichtung (V) bewegt wird, die in der negativen Richtung der ersten lateralen Richtung (x) liegt.A first section ( 22a ) and a second section ( 22b ) have already been formed, with the process of forming a third section ( 22c ) is still running. This is done by a laser beam ( 30 ) displayed in a laser beam area ( 3 ) on the first surface ( 101 ) meets. The laser beam ( 30 ) is along the first lateral direction ( x ) over the first surface ( 101 ), whereby parts of the second isolation trench are structured. The movement of the laser beam ( 30 ) is realized by the semi-finished solar module ( 10 ) in a transport direction ( V ) moving in the negative direction of the first lateral direction (FIG. x ) lies.

In einem Bereich der ersten Oberfläche (101), in dem bereits der zweite Isolationsgraben ausgebildet ist, z. B. im Bereich des zweiten Teils (22b), trifft ein Beleuchtungslichtstrahl (40) auf das halbfertige Solarmodul (10) und bildet so einen beleuchteten Bereich (4). Die in den Abschnitten (22a - 22c) des zweiten Isolationsgrabens abgetragene photovoltaische Schicht (122) ist für mindestens eine Wellenlänge des Beleuchtungslichtstrahls (40) lichtundurchlässig, während das transparente Substrat (11) und die erste Kontaktschicht (121) lichtdurchlässig sind. Bevorzugt enthält der Beleuchtungslichtstrahl nur Licht einer Wellenlänge oder die photovoltaische Schicht (122) ist lichtundurchlässig und das transparente Substrat (11) und die erste Kontaktschicht (121) sind für die meisten im Beleuchtungslichtstrahl (40) enthaltenen Wellenlängen lichtdurchlässig.In an area of the first surface ( 101 ), in which already the second isolation trench is formed, for. In the area of the second part ( 22b) , an illuminating light beam ( 40 ) on the semi-finished solar module ( 10 ) and thus forms an illuminated area ( 4 ). The in the sections ( 22a - 22c ) of the second isolation trench removed photovoltaic layer ( 122 ) is for at least one wavelength of the illumination light beam ( 40 ) opaque while the transparent substrate ( 11 ) and the first contact layer ( 121 ) are translucent. Preferably, the illumination light beam contains only light of one wavelength or the photovoltaic layer ( 122 ) is opaque and the transparent substrate ( 11 ) and the first contact layer ( 121 ) are for most in the illumination light beam ( 40 ) contained wavelengths translucent.

Der beleuchtete Bereich (4) hat eine Länge (l₂ ) gemessen in der ersten lateralen Richtung (x) und eine Breite (w₂ ) gemessen in der zweiten lateralen Richtung (y). Die Länge (l₂ ) des beleuchteten Bereichs (4) ist geringer als die Länge (l₁ ) des zweiten Abschnitts (22b). Sie kann aber auch gleich oder sogar größer sein. Die Breite (w₂ ) des beleuchteten Bereichs (4) ist jedes Mal größer als die Breite (w₁ ) des zweiten Abschnitts (22b). Daher kann nur ein Teil des Beleuchtungslichtstrahls (40) - zumindest entlang der zweiten lateralen Richtung - durch das halbfertige Solarmodul (10) hindurchgehen, d. h. in den Bereichen, in denen die photovoltaische Schicht (122) nicht vorhanden ist, und bildet einen transmittierten Lichtstrahl (41), wie in 3 dargestellt. Eine Menge des transmittierten Lichts kann dann z. B. mit einem Photometer erfasst werden, wie später erläutert.The illuminated area ( 4 ) has a length ( l ₂ ) measured in the first lateral direction ( x ) and a width ( w ₂ ) measured in the second lateral direction ( y ). The length ( l ₂ ) of the illuminated area ( 4 ) is less than the length ( ₁ ) of the second section ( 22b) , But it can also be the same or even bigger. The width ( w ₂ ) of the illuminated area ( 4 ) is greater than the width each time ( w ₁ ) of the second section ( 22b) , Therefore, only a part of the illumination light beam ( 40 ) - at least along the second lateral direction - through the semi-finished solar module ( 10 ), ie in the areas where the photovoltaic layer ( 122 ) is absent, and forms a transmitted light beam ( 41 ), as in 3 shown. An amount of the transmitted light can then z. B. be detected with a photometer, as explained later.

Obwohl das Verfahren entsprechend der Anmeldung in Bezug auf die 2 bis 4 so erläutert wird, dass der Laserstrahl und der Beleuchtungslichtstrahl auf die gleiche Oberfläche des halbfertigen Solarmoduls treffen, ist dies nicht notwendig. Sie können auch auf verschiedene Oberflächen des halbfertigen Solarmoduls auftreffen. Darüber hinaus spielt es keine Rolle, ob der Beleuchtungslichtstrahl auf eine durch eine Schicht des Stapels funktioneller Schichten definierte Oberfläche des halbfertigen Solarmoduls auftrifft, wie in den 2 bis 4 dargestellt, oder auf eine durch das transparente Substrat definierte Oberfläche des halbfertigen Solarmoduls.Although the method according to the application in relation to the 2 to 4 is explained so that the laser beam and the illumination light beam hit the same surface of the semi-finished solar module, this is not necessary. You can also hit different surfaces of the semi-finished solar module. Moreover, it does not matter if the illuminating light beam impinges on a surface of the semi-finished solar module defined by a layer of the functional layer stack, as in FIGS 2 to 4 or onto a surface of the semi-finished solar module defined by the transparent substrate.

Außerdem kann auch der erste Isolationsgraben (21) und/oder das darin befindliche elektrisch isolierende Material (2) mit dem Beleuchtungslichtstrahl (40) untersucht werden. Es kann notwendig sein, dass der Beleuchtungslichtstrahl dann Licht mit einer anderen Wellenlänge enthält, wie bei der Inspektion von Abschnitten (22a - 22c) des zweiten Isolationsgrabens, die nicht mit Material gefüllt sind.In addition, the first isolation trench ( 21 ) and / or the electrically insulating material ( 2 ) with the illumination light beam ( 40 ) to be examined. It may be necessary that the illuminating light beam then contain light of a different wavelength, as in the inspection of sections ( 22a - 22c ) of the second isolation trench, which are not filled with material.

Außerdem können verschiedene Lichtstrahlen, die Licht mit unterschiedlichen Wellenlängen enthalten, verwendet werden, um Informationen aus den Unterschieden in der erfassten Menge des transmittierten Lichts verschiedener Wellenlängen zu erhalten. Trotzdem kann auch ein Beleuchtungslichtstrahl, der Licht mit unterschiedlichen Wellenlängen enthält, verwendet werden, wobei jedoch der transmittierte Lichtstrahl aufgeteilt werden muss und die Menge an transmittierten Licht für unterschiedliche Wellenlängen von verschiedenen Erfassungsvorrichtungen zu erfassen ist. Mindestens eine Schicht des Stapels funktioneller Schichten muss ihren Transmissionsgrad für die verschiedenen Wellenlängen von lichtdurchlässig auf lichtundurchlässig oder umgekehrt ändern.In addition, various light beams containing light of different wavelengths may be used to obtain information from the differences in the detected amount of the transmitted light of different wavelengths. Nevertheless, an illuminating light beam including light having different wavelengths may be used, but the transmitted light beam has to be divided and the amount of transmitted light for different wavelengths is to be detected by different detecting devices. At least one layer of the stack of functional layers must change its transmittance for the different wavelengths from translucent to opaque or vice versa.

Bezogen auf die 5A und 5B wird die Form des gebildeten Isolationsgrabens, die sich aus dem Laserstrukturierungsvorgang ergibt, ein möglicher Defekt des gebildeten Isolationsgrabens und ein Signal, das der erfassten Menge des transmittierten Lichts entspricht und eine Auswertung des gebildeten Isolationsgrabens ermöglicht, erläutert. 5A zeigt einen gebildeten zweiten Isolationsgraben (22) in einer vergrößerten Draufsicht. Der zweite Isolationsgraben (22) wird durch einen gepulsten Laser gebildet, der über die erste Oberfläche (101) des halbfertigen Solarmoduls bewegt wird, wobei innerhalb der ersten Oberfläche (101) einzelne, im Wesentlichen runde Laserstrahleinschüsse (3a) gebildet werden. Dennoch sind auch andere Formen von Laserstrahleinschüssen möglich. Eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Laserstrahls bildet in der Regel 10 bis 50 Laserstrahleinschüsse (3a) pro mm über die Länge des Isolationsgrabens. Benachbarte einzelne Laserstrahleinschüsse (3a) überlappen sich so, dass sie einen durchgehenden Graben mit gewellten Kanten bilden. Wird der Beleuchtungslichtstrahl auch über die erste Oberfläche (101) entlang der Ausdehnung des zweiten Isolationsgrabens (22) bewegt, weist die erfasste Menge des transmittierten Lichts ebenfalls einen Wellenverlauf auf, wie in 5B zu sehen. Als Beispiel wird ein elektrisches Signal gezeigt, das von einer Vorrichtung zur Erfassung einer Lichtmenge erzeugt wird und der erfassten Lichtmenge entspricht. Das heißt, die erfasste Menge ist kein konstanter Wert, sondern schwankt um einen Mittelwert.Related to the 5A and 5B the shape of the isolation trench formed, resulting from the laser structuring process, a possible defect of the formed isolation trench and a signal corresponding to the detected amount of the transmitted light and an evaluation of the formed isolation trench is explained. 5A shows a formed second isolation trench ( 22 ) in an enlarged plan view. The second isolation trench ( 22 ) is formed by a pulsed laser which extends over the first surface ( 101 ) of the semi-finished solar module is moved, wherein within the first surface ( 101 ) single, substantially round laser beam shots ( 3a) be formed. Nevertheless, other forms of laser beam shots are possible. A device for generating a laser beam usually forms 10 to 50 Laser beam shots ( 3a) per mm over the length of the isolation trench. Neighboring single laser beam shots ( 3a) overlap so that they form a continuous trench with wavy edges. If the illumination light beam is also transmitted via the first surface ( 101 ) along the extent of the second isolation trench ( 22 ), the detected amount of the transmitted light also has a waveform, as in FIG 5B to see. As an example, an electrical signal is shown that is generated by a device for detecting a quantity of light and corresponds to the detected amount of light. That is, the detected amount is not a constant value but fluctuates around an average value.

Liegt jedoch ein Defekt innerhalb des Isolationsgrabens vor, z. B. ein Bereich (3b), in dem ein Laserstrahleinschuss fehlt, weicht die erfasste Menge stark von diesem Mittelwert ab. Dies wird durch die negative Spitze im Signal entsprechend dem Bereich (3b) des fehlenden Laserstrahleinschusses angezeigt. Wäre der Isolationsgraben zu breit, würde dies zu einer positiven Signalspitze führen. Ein unterer Schwellenwert (T_L ) und ein oberer Schwellenwert (T_U ) können entsprechend den nicht tolerierbaren Abweichungen vom Mittelwert definiert werden. Verletzt das Signal einen dieser Schwellenwerte, wird ein Defekt erkannt. Da jede erfasste Lichtmenge einem bestimmten Bereich des zweiten Isolationsgrabens (22) entspricht, kann außerdem die Position der Defekte bestimmt werden und später gegebenenfalls zur Nachbearbeitung verwendet werden.However, if there is a defect within the isolation trench, z. B. an area ( 3b) , in which a laser beam injection misses, the recorded amount deviates strongly from this mean. This is indicated by the negative peak in the signal corresponding to the range ( 3b) the missing laser beam shot displayed. If the isolation trench were too wide, this would lead to a positive signal peak. A lower threshold ( T _L ) and an upper threshold ( T _U ) can be defined according to the intolerable deviations from the mean. If the signal violates any of these thresholds, a defect is detected. Since each detected amount of light reaches a certain area of the second isolation trench ( 22 ), the position of the defects can also be determined and later used for post-processing if necessary.

Weitere Schwellenwerte können definiert werden, um die Stabilität des Laserstrahls und/oder die Breite des Isolationsgrabens zu steuern. Um eine Parameterdrift des Isolationsgrabens oder eine erhöhte Anzahl von Ausfällen des Laserstrahls zu erfassen, können auch andere Parameter eines erzeugten Signals, wie ein Mittelwert oder eine Amplitude (Differenz zwischen einem niedrigsten und einem höchsten Wert innerhalb einer Signalperiode) für eine gegebene Periode unter Anwendung von statistischen Routinen ausgewertet werden.Other thresholds may be defined to control the stability of the laser beam and / or the width of the isolation trench. In order to detect a parameter drift of the isolation trench or an increased number of failures of the laser beam, other parameters of a generated signal, such as an average or amplitude (difference between a lowest and a highest value within one signal period) for a given period may be used statistical routines are evaluated.

Das Verfahren entsprechend der Anmeldung bietet eine einfache, schnelle und sehr effektive Möglichkeit, Isolationsgräben kontinuierlich zu inspizieren und Defekte oder eine Drift von Geräteparametern zu erkennen. Es besteht keine Notwendigkeit, für einige zufällige Bereiche eines Isolationsgrabens Bilder zu machen, und keine Notwendigkeit, große Datenmengen zu sammeln. Das erhaltene Signal kann automatisch von einer Maschine mit geeigneten Auswertungsverfahren ausgewertet werden, die auch eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Laserstrahls entsprechend dem Auswerteergebnis steuern kann.The method according to the application provides a simple, fast and very effective way of continuously inspecting isolation trenches and detecting defects or a drift of device parameters. There is no need to take pictures for some random areas of an isolation trench and no need to collect large amounts of data. The signal obtained can be automatically evaluated by a machine with suitable evaluation methods, which can also control a device for generating a laser beam according to the evaluation result.

Darüber hinaus können nicht nur Fehler gefunden werden, sondern auch Abstände zwischen isolierten Strukturen gemessen werden, wenn die Strukturen durch Bereiche mit einem anderen Transmissionsgrad als die Struktur selbst isoliert sind.In addition, not only can errors be found, but also distances between isolated structures can be measured when the structures are isolated by regions of a different transmittance than the structure itself.

6 zeigt ein System (200) zur Überwachung eines Laserstrukturierungsvorgangs zur Herstellung eines Isolationsgrabens entsprechend der Erfindung. Das System (200) umfasst eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Laserstrahls (300), eine Beleuchtungsvorrichtung (400), eine Vorrichtung zur Erfassung einer Lichtmenge (500) und eine Vorrichtung zur Auswertung des gebildeten Isolationsgrabens (600). Das System (200) kann weiterhin eine Transportvorrichtung (700), eine Speichervorrichtung (800), eine Steuervorrichtung (900) und/oder eine Absaugvorrichtung (950) umfassen. Einige dieser Vorrichtungen, bevorzugt die Vorrichtung zur Erzeugung eines Laserstrahls (300), die Beleuchtungsvorrichtung (400), die Vorrichtung zur Erfassung einer Lichtmenge (500), die Transportvorrichtung (700) und die Absaugvorrichtung (950), sind in einer gemeinsamen Vorrichtung zur Durchführung eines Laserstrukturierungsvorgangs (250) angeordnet Die Vorrichtung zur Erzeugung eines Laserstrahls (300) ist geeignet zur Bildung eines Isolationsgrabens innerhalb eines Stapels funktioneller Schichten mit dem erzeugten Laserstrahl. Die Beleuchtungsvorrichtung (400) und die Vorrichtung zur Erfassung einer Lichtmenge (500) sind geeignet, ein Signal zu erzeugen, das mindestens einem charakteristischen Parameter des gebildeten Isolationsgrabens, beispielsweise der Breite, entspricht, indem ein Bereich des Isolationsgrabens beleuchtet und die transmittierte Lichtmenge wie oben beschrieben erfasst wird. Das erzeugte Signal wird dann von der Vorrichtung zur Auswertung des gebildeten Isolationsgrabens (600) ausgewertet. Die Auswertungsergebnisse können dann in der Speichervorrichtung (800) aufgezeichnet oder an die Steuervorrichtung (900) übertragen werden, die die Vorrichtung zur Erzeugung eines Laserstrahls (300) und die Transportvorrichtung (700) entsprechend den Auswertungsergebnissen steuern kann. Die Absaugvorrichtung (950) eignet sich zur Entfernung von Gasen oder Partikeln, die bei der Bildung des Isolationsgrabens entstehen, insbesondere so, dass diese Gase und Partikel die Beleuchtung oder Lichterfassung nicht stören. 6 shows a system ( 200 ) for monitoring a laser structuring process for producing an isolation trench according to the invention. The system ( 200 ) includes one Device for generating a laser beam ( 300 ), a lighting device ( 400 ), a device for detecting a quantity of light ( 500 ) and a device for evaluating the isolation trench formed ( 600 ). The system ( 200 ), a transport device ( 700 ), a storage device ( 800 ), a control device ( 900 ) and / or a suction device ( 950 ). Some of these devices, preferably the device for generating a laser beam ( 300 ), the lighting device ( 400 ), the device for detecting a quantity of light ( 500 ), the transport device ( 700 ) and the suction device ( 950 ) are in a common device for performing a laser structuring process ( 250 The device for generating a laser beam ( 300 ) is suitable for forming an isolation trench within a stack of functional layers with the generated laser beam. The lighting device ( 400 ) and the device for detecting a quantity of light ( 500 ) are adapted to generate a signal corresponding to at least one characteristic parameter of the formed isolation trench, for example the width, by illuminating a region of the isolation trench and detecting the transmitted light quantity as described above. The generated signal is then used by the device for evaluating the isolation trench formed ( 600 ) evaluated. The evaluation results can then be stored in the memory device ( 800 ) or to the control device ( 900 ) transmitting the device for generating a laser beam ( 300 ) and the transport device ( 700 ) can control according to the evaluation results. The suction device ( 950 ) is suitable for the removal of gases or particles that form during the formation of the isolation trench, in particular so that these gases and particles do not disturb the lighting or light detection.

7 zeigt ein Beispiel für ein solches System. In einer Vorrichtung zur Durchführung eines Laserstrukturierungsvorgangs (250) sind eine Einrichtung zur Erzeugung eines Laserstrahls (300), zwei Beleuchtungsvorrichtungen (400a, 400b), zwei Einrichtungen zur Erfassung einer Lichtmenge (500a, 500b), Rollen (710) einer Transporteinrichtung und eine Absaugeinrichtung (950) angeordnet. Ein halbfertiges Solarmodul (10) wird von den Rollen (710) in einer Transportrichtung (V) entlang einer ersten lateralen Richtung (x) durch die oder innerhalb der Vorrichtung zur Durchführung eines Laserstrukturierungsvorgangs (250) bewegt. Als Transportvorrichtung kann aber auch ein fahrbarer Tisch oder eine andere geeignete Vorrichtung verwendet werden. Auf einer ersten Seite des halbfertigen Solarmoduls (10), z. B. darunter, sind die Vorrichtung zur Erzeugung eines Laserstrahls (300) und die Vorrichtungen zur Erfassung einer Lichtmenge (500a, 500b) auf einem gemeinsamen ersten mechanischen Halter (261) montiert, wobei eine erste Vorrichtung zur Erfassung einer Lichtmenge (500a) auf einer ersten Seite der Vorrichtung zur Erzeugung eines Laserstrahls (300) entlang der ersten lateralen Richtung (x) und eine zweite Vorrichtung zur Erfassung einer Lichtmenge (500b) auf einer zweiten Seite der Vorrichtung zur Erzeugung eines Laserstrahls (300) entlang der ersten lateralen Richtung (x) montiert ist. Die zweite Seite ist die der ersten Seite gegenüberliegende Seite. Die Vorrichtung zur Erzeugung eines Laserstrahls (300) enthält eine Laservorrichtung (310) zur Erzeugung von Laserlicht und eine Laseroptik (320) zur Bildung eines Laserstrahls (30). Der Laserstrahl (30) trägt einen Stapel funktioneller Schichten (12) des halbfertigen Solarmoduls (10) von einem transparenten Substrat (11) in einem Laserstrahlbereich (3) ab und formt dadurch einen Isolationsgraben. Dies ist z. B. für die Bildung eines ersten Isolationsgrabens gegeben, wie in 1 erläutert. 7 shows an example of such a system. In an apparatus for carrying out a laser structuring process ( 250 ) are means for generating a laser beam ( 300 ), two lighting devices ( 400a . 400b) , two means for detecting a quantity of light ( 500a . 500b ), Roll ( 710 ) a transport device and a suction device ( 950 ) arranged. A semi-finished solar module ( 10 ) is replaced by the roles ( 710 ) in a transport direction ( V ) along a first lateral direction ( x ) through or within the apparatus for performing a laser structuring operation ( 250 ) emotional. As a transport device but also a mobile table or other suitable device can be used. On a first page of the semi-finished solar module ( 10 ), z. B. underneath, are the apparatus for generating a laser beam ( 300 ) and the devices for detecting a quantity of light ( 500a . 500b ) on a common first mechanical holder ( 261 ), wherein a first device for detecting a quantity of light ( 500a ) on a first side of the device for generating a laser beam ( 300 ) along the first lateral direction ( x ) and a second device for detecting a quantity of light ( 500b ) on a second side of the device for generating a laser beam ( 300 ) along the first lateral direction ( x ) is mounted. The second page is the side opposite the first page. The device for generating a laser beam ( 300 ) contains a laser device ( 310 ) for generating laser light and a laser optics ( 320 ) for forming a laser beam ( 30 ). The laser beam ( 30 ) carries a stack of functional layers ( 12 ) of the semi-finished solar module ( 10 ) from a transparent substrate ( 11 ) in a laser beam area ( 3 ) and thereby forms an isolation trench. This is z. B. for the formation of a first isolation trench, as in 1 explained.

Die Absaugvorrichtung (950), die auf einer zweiten Seite des halbfertigen Solarmoduls (10), z. B. darüber und auf der gleichen Achse wie eine Laserstrahlachse montiert ist, entfernt Gase und Partikel, die bei der Bildung des Isolationsgrabens entstehen. Die Absaugvorrichtung (950) und die Beleuchtungsvorrichtungen (400a, 400b) sind auf einem gemeinsamen ersten mechanischen Halter (262) montiert, wobei eine erste Beleuchtungsvorrichtung (400a) auf einer ersten Seite der Absaugvorrichtung (950) entlang der ersten lateralen Richtung (x) und eine zweite Beleuchtungsvorrichtung (400b) auf einer zweiten Seite der Absaugvorrichtung (950) entlang der ersten lateralen Richtung (x) montiert ist. Die erste Beleuchtungsvorrichtung (400a) ist so montiert, dass sie sich auf derselben Achse wie die erste Vorrichtung zur Erfassung einer Lichtmenge (500a) befindet, und die zweite Beleuchtungsvorrichtung(400b) ist so montiert, dass sie sich auf derselben Achse wie die zweite Vorrichtung zur Erfassung einer Lichtmenge (500b) befindet. Bevorzugt entspricht ein Abstand (a₁ ) zwischen der Achse des Laserstrahls und der Achse der ersten Beleuchtungsvorrichtung (400a) einem Abstand (a₂ ) zwischen der Achse des Laserstrahls und der Achse der zweiten Beleuchtungsvorrichtung (400b). Die Abstände a₁ und a₂ können jedoch auch unterschiedlich sein. Der erste Halter (261) und der zweite Halter (262) gewährleisten feste Werte der Abstände a1 und a2 und die paraxiale Anordnung der Beleuchtungsvorrichtungen (400a, 400b) mit den entsprechenden Vorrichtungen zur Erfassung einer Lichtmenge (500a, 500b). Außerdem wird der Beleuchtungslichtstrahl (40) automatisch auf den gebildeten Isolationsgraben ausgerichtet.The suction device ( 950 ) located on a second side of the semi-finished solar module ( 10 ), z. B. above and on the same axis as a laser beam axis is mounted, removes gases and particles that arise in the formation of the isolation trench. The suction device ( 950 ) and the lighting devices ( 400a . 400b ) are on a common first mechanical holder ( 262 ), wherein a first lighting device ( 400a ) on a first side of the suction device ( 950 ) along the first lateral direction ( x ) and a second lighting device ( 400b ) on a second side of the suction device ( 950 ) along the first lateral direction ( x ) is mounted. The first lighting device ( 400a ) is mounted so that they are on the same axis as the first device for detecting a quantity of light ( 500a ), and the second lighting device ( 400b ) is mounted so that they are on the same axis as the second device for detecting a quantity of light ( 500b ) is located. Preferably, a distance ( a ₁ ) between the axis of the laser beam and the axis of the first illumination device ( 400a ) a distance ( a ₂ ) between the axis of the laser beam and the axis of the second illumination device ( 400b ). The distances a ₁ however, a ₂ can be different. The first holder ( 261 ) and the second holder ( 262 ) ensure fixed values of the distances a1 and a2 and the paraxial arrangement of the lighting devices ( 400a . 400b ) with the corresponding devices for detecting a quantity of light ( 500a . 500b ). In addition, the illumination light beam ( 40 ) automatically aligned with the formed isolation trench.

Jede Beleuchtungseinrichtung (400a, 400b) umfasst eine Lampe (410), beispielsweise eine LED-Lampe, und eine Beleuchtungsoptik (420), die einen Beleuchtungslichtstrahl (40) bildet. Jede Vorrichtung zur Erfassung einer Lichtmenge (500a, 500b) umfasst eine Detektionsoptik (510) und einen Detektor (520). Die Detektionsoptik (510) führt einen transmittierten Lichtstrahl (41) zum Detektor (520), der ein entsprechendes Signal erzeugt.Each lighting device ( 400a . 400b ) comprises a lamp ( 410 ), such as an LED lamp, and an illumination optics ( 420 ), which emit an illuminating light beam ( 40 ). Any device for detecting a quantity of light ( 500a . 500b ) comprises a detection optics ( 510 ) and a detector ( 520 ). The detection optics ( 510 ) carries a transmitted light beam ( 41 ) to the detector ( 520 ), which generates a corresponding signal.

Dieses Signal wird über eine Datenleitung (610), die eine Datenleitung oder eine drahtlose Datenleitung sein kann, an eine Auswertungsvorrichtung (600) übertragen. Die Auswertungsvorrichtung (600) kann z. B. ein Rechner sein, der außerhalb der Vorrichtung zur Durchführung eines Laserstrukturierungsvorgangs (250) angeordnet sein kann.This signal is transmitted via a data line ( 610 ), which may be a data line or a wireless data line, to an evaluation device ( 600 ) transfer. The evaluation device ( 600 ) can z. B. a computer, outside the apparatus for performing a laser structuring process ( 250 ) can be arranged.

Wird ein Laserstrukturierungsvorgang durchgeführt, kann ein halbfertiges Solarmodul (10) zunächst in eine erste Richtung entlang der ersten lateralen Richtung (x) bewegt werden, z. B. negative x-Richtung. Dies ist in 7 durch den Pfeil mit dem Bezugszeichen V dargestellt. In diesem Fall arbeiten die erste Beleuchtungsvorrichtung (400a) und die erste Vorrichtung zur Erfassung einer Lichtmenge (500a) und realisieren die Inspektion des gebildeten Isolationsgrabens. Wenn der Laserstrahl (30) und auch der Beleuchtungslichtstrahl (40) ein laterales Ende des halbfertigen Solarmoduls (10) erreicht haben, d. h. das rechte Ende in 7, wird das halbfertige Solarmodul (10) anschließend in eine zweite Richtung entlang der ersten lateralen Richtung (x) bewegt. Die zweite Richtung ist entgegengesetzt zur ersten Richtung. Das heißt, wenn die erste Richtung die negative x-Richtung ist, dann ist die zweite Richtung die positive x-Richtung. Während das halbfertige Solarmodul (10) in die zweite Richtung bewegt wrd, bildet der Laserstrahl (30) einen weiteren Isolationsgraben. In diesem Fall arbeiten die zweite Beleuchtungsvorrichtung (400b) und die zweite Vorrichtung zur Erfassung einer Lichtmenge (500b) und realisieren die Inspektion des gebildeten Isolationsgrabens. Eine Beleuchtungsvorrichtung (400a, 400b) und eine Vorrichtung zur Erfassung einer Lichtmenge (500a, 500b) auf jeder Seite der Vorrichtung zur Erzeugung eines Laserstrahls (300) ermöglichen die Inspektion des gebildeten Isolationsgrabens während der Bewegung des halbfertigen Solarmoduls (10) in beide Richtungen. Das spart Zeit und einen Ausrichtungsschritt zum Ausrichten des gebildeten Isolationsgrabens und des Beleuchtungslichtstrahls (40) aufeinander.If a laser structuring process is performed, a semi-finished solar module ( 10 ) first in a first direction along the first lateral direction ( x ) are moved, z. B. negative x-direction. This is in 7 by the arrow with the reference numeral V shown. In this case, the first lighting device ( 400a ) and the first device for detecting a quantity of light ( 500a ) and realize the inspection of the formed isolation trench. When the laser beam ( 30 ) and also the illumination light beam ( 40 ) a lateral end of the semi-finished solar module ( 10 ), ie the right end in 7 , the semi-finished solar module ( 10 ) in a second direction along the first lateral direction (FIG. x ) emotional. The second direction is opposite to the first direction. That is, if the first direction is the negative x-direction, then the second direction is the positive x-direction. While the semi-finished solar module ( 10 ) is moved in the second direction, the laser beam ( 30 ) another isolation trench. In this case, the second lighting device ( 400b ) and the second device for detecting a quantity of light ( 500b ) and realize the inspection of the formed isolation trench. A lighting device ( 400a . 400b ) and a device for detecting a quantity of light ( 500a . 500b ) on each side of the laser beam generating device ( 300 ) allow the inspection of the trench formed during the movement of the semi-finished solar module ( 10 ) in both directions. This saves time and an alignment step for aligning the formed isolation trench and the illumination light beam (US Pat. 40 ) to each other.

Die in der vorstehenden Beschreibung beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung sind Beispiele zur Veranschaulichung und die Erfindung ist keineswegs darauf beschränkt. Jede Änderung, Veränderung und gleichwertige Anordnung sowie Kombinationen von Ausführungsformen sollten als in den Anwendungsbereich der Erfindung einbezogen angesehen werden.The embodiments of the invention described in the above description are examples for illustration, and the invention is by no means limited thereto. Any change, alteration and equivalent arrangement, as well as combinations of embodiments, should be considered to be within the scope of the invention.

Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Solarmodulsolar module
22: elektrisch isolierendes Materialelectrically insulating material
33: Laserstrahlbereichlaser range
3a3a: Einzelner LaserstrahleinschussSingle laser beam shot
3b3b: Fehlender LaserstrahleinschussMissing laser beam shot
44: Beleuchteter BereichIlluminated area
1010: Halbfertiges SolarmodulSemi-finished solar module
1111: Transparentes SubstratTransparent substrate
1212: Stapel funktioneller SchichtenStack of functional layers
1313: Hinteres SubstratRear substrate
2121: Erster IsolationsgrabenFirst isolation trench
2222: Zweiter IsolationsgrabenSecond isolation trench
22a - 22c22a - 22c: Abschnitte des zweiten IsolationsgrabensSections of the second isolation trench
2323: Dritter IsolationsgrabenThird isolation ditch
3030: Laserstrahllaser beam
4040: BeleuchtungslichtstrahlIlluminating light beam
4141: Transmittierter LichtstrahlTransmitted light beam
100100: Solarzellesolar cell
101101: Erste Oberfläche des halbfertigen SolarmodulsFirst surface of the semi-finished solar module
102102: Zweite Oberfläche des halbfertigen SolarmodulsSecond surface of the semi-finished solar module
103103: Erstes laterales Ende des halbfertigen SolarmodulsFirst lateral end of the semi-finished solar module
104104: Zweites laterales Ende des halbfertigen SolarmodulsSecond lateral end of the semi-finished solar module
121121: Erste KontaktschichtFirst contact layer
122122: Photovoltaische SchichtPhotovoltaic layer
123123: Zweite KontaktschichtSecond contact layer
200200: System zur Überwachung eines LaserstrukturierungsvorgangsSystem for monitoring a laser structuring process
250250: Vorrichtung zur Durchführung eines LaserstrukturierungsvorgangsDevice for carrying out a laser structuring process
261261: Erster HalterFirst holder
262262: Zweiter HalterSecond holder
300300: Vorrichtung zur Erzeugung eines LaserstrahlsDevice for generating a laser beam
310310: Laservorrichtunglaser device
320320: Laseroptiklaser optics
400400: Beleuchtungsvorrichtunglighting device
400a400a: Erste BeleuchtungsvorrichtungFirst lighting device
400b400b: Zweite BeleuchtungsvorrichtungSecond lighting device
410410: Lampelamp
420420: Beleuchtungsoptikillumination optics
500500: Vorrichtung zur Erfassung einer LichtmengeDevice for detecting a quantity of light
500a500a: Erste Vorrichtung zur Erfassung einer LichtmengeFirst device for detecting a quantity of light
500b500b: Zweite Vorrichtung zur Erfassung einer LichtmengeSecond device for detecting a quantity of light
510510: Detektionsoptikdetection optics
520520: Lichtdetektorlight detector
600600: Auswertungsvorrichtungevaluation device
610610: Datenleitungdata line
700700: Transportvorrichtungtransport device
710710: Rollerole
800800: Speichervorrichtungstorage device
900900: Steuervorrichtungcontrol device
950950: Absaugvorrichtungsuction
a₁ a ₁: Abstand zwischen der Achse des Laserstrahls und der Achse der ersten BeleuchtungsvorrichtungDistance between the axis of the laser beam and the axis of the first illumination device
a₁ a ₁: Abstand zwischen der Achse des Laserstrahls und der Achse der zweiten BeleuchtungsvorrichtungDistance between the axis of the laser beam and the axis of the second illumination device
l₁ ₁: Länge des IsolationsgrabensLength of the isolation trench
l₂ l ₂: Länge des BeleuchtungsbereichsLength of the illumination area
w₁ w ₁: Breite des IsolationsgrabensWidth of the isolation trench
w₂ w ₂: Breite des BeleuchtungsbereichsWidth of the illumination area
T_L T _L: Unterer SchwellenwertLower threshold
T_U T _U: Oberer SchwellenwertUpper threshold
VV: Transportrichtung des halbfertigen SolarmodulsTransport direction of the semi-finished solar module
xx: Erste laterale RichtungFirst lateral direction
yy: Zweite laterale RichtungSecond lateral direction
zz: Dritte RichtungThird direction

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US 2015/0185162 A1 [0007]US 2015/0185162 A1 [0007]

Claims

Verfahren zur Überwachung eines Laserstrukturierungsschritts zur Bildung von Isolationsgräben in einem Solarmodul, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: • Bereitstellen eines halbfertigen Solarmoduls, das einen Stapel funktioneller Schichten auf einem transparenten Substrat umfasst, wobei der Stapel funktioneller Schichten mindestens eine erste Kontaktschicht, eine photovoltaische Schicht oder eine zweite Kontaktschicht umfasst, • Bilden eines Isolationsgrabens innerhalb mindestens einer Schicht des Stapels funktioneller Schichten mit einem Laserstrahl, der die mindestens eine Schicht des Stapels funktioneller Schichten im Bereich des Isolationsgrabens abträgt, • Beleuchten eines Bereichs des halbfertigen Solarmoduls an einer ersten Oberfläche des halbfertigen Solarmoduls, wobei der beleuchtete Bereich mindestens einen Teil des Isolationsgrabens in einer ersten lateralen Richtung und den gesamten Isolationsgraben und einen angrenzenden Bereich in einer zweiten lateralen Richtung orthogonal zu der ersten lateralen Richtung abdeckt, • Erfassen einer Lichtmenge an einer zweiten Oberfläche des halbfertigen Solarmoduls, die durch den beleuchteten Bereich des halbfertigen Solarmoduls transmittiert wird, wobei eine Vorrichtung zum Erfassen des Lichts an derselben optischen Achse wie eine Vorrichtung zum Beleuchten angeordnet ist, und • Auswertung des gebildeten Isolationsgrabens im beleuchteten Bereich durch Vergleichen der erfassten Lichtmenge mit mindestens einem Referenzwert.A method of monitoring a laser structuring step to form isolation trenches in a solar module, the method comprising the steps of: Providing a semi-finished solar module comprising a stack of functional layers on a transparent substrate, the stack of functional layers comprising at least a first contact layer, a photovoltaic layer or a second contact layer, Forming an isolation trench within at least one layer of the stack of functional layers with a laser beam which removes the at least one layer of the stack of functional layers in the region of the isolation trench; Illuminating a portion of the semi-finished solar module at a first surface of the semi-finished solar module, the illuminated portion covering at least a portion of the isolation trench in a first lateral direction and the entire isolation trench and an adjacent portion in a second lateral direction orthogonal to the first lateral direction; Detecting a quantity of light on a second surface of the semi-finished solar module, which is transmitted through the illuminated area of the semi-finished solar module, wherein a device for detecting the light is arranged on the same optical axis as a device for illuminating, and Evaluation of the formed isolation trench in the illuminated area by comparing the detected light quantity with at least one reference value.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich des halbfertigen Solarmoduls mit Licht beleuchtet wird, das eine erste Wellenlänge umfasst, für die das transparente Substrat und alle Schichten des Stapels funktioneller Schichten, die nicht abgetragen worden sind, lichtdurchlässig sind und mindestens eine Schicht des Stapels funktioneller Schichten, die abgetragen worden ist, lichtundurchlässig ist.Method according to Claim 1 characterized in that the area of the semi-finished solar module is illuminated with light comprising a first wavelength for which the transparent substrate and all layers of the stack of functional layers which have not been ablated are translucent and at least one layer of the stack of functional layers which has been removed, is opaque.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass • der Stapel funktioneller Schichten mindestens zwei Schichten umfasst, • mindestens eine Schicht des Stapels funktioneller Schichten im Bereich des Isolationsgrabens abgetragen ist, • der Schritt des Beleuchtens umfasst einen ersten Unterschritt des Beleuchtens des halbfertigen Solarmoduls mit Licht einer ersten Wellenlänge, für die das transparente Substrat und alle Schichten des Stapels funktioneller Schichten, die nicht abgetragen worden sind, lichtdurchlässig sind, und mindestens eine Schicht des Stapels funktioneller Schichten, die abgetragen worden ist, lichtundurchlässig ist, und einen zweiten Unterschritt des Beleuchtens des halbfertigen Solarmoduls mit Licht einer zweiten Wellenlänge, für die das transparente Substrat lichtdurchlässig ist, und mindestens eine Schicht des Stapels funktioneller Schichten, die abgetragen worden ist, lichtundurchlässig ist, und mindestens eine andere Schicht des Stapels funktioneller Schichten, die abgetragen worden ist und die für die erste Wellenlänge lichtundurchlässig ist, lichtdurchlässig ist oder mindestens eine Schicht des Stapels funktioneller Schichten, die nicht abgetragen worden ist, lichtundurchlässig ist, • der Schritt des Erfassens umfasst einen ersten Unterschritt des Erfassens einer ersten Lichtmenge, die die erste Wellenlänge aufweist und durch das halbfertige Solarmodul transmittiert wird, und einen zweiten Unterschritt des Erfassens einer zweiten Lichtmenge, die die zweite Wellenlänge aufweist und die durch das halbfertige Solarmodul transmittiert wird, und • das Auswerten des gebildeten Isolationsgrabens durch Vergleichen der erfassten ersten Lichtmenge und der erfassten zweiten Lichtmenge mit entsprechenden Referenzwerten erfolgt.Method according to Claim 1 characterized in that • the stack of functional layers comprises at least two layers, • at least one layer of the stack of functional layers is removed in the area of the isolation trench, • the step of illuminating comprises a first substep of illuminating the semi-finished solar module with light of a first wavelength, for which the transparent substrate and all layers of the stack of functional layers that have not been ablated are transparent, and at least one layer of the stack of functional layers that has been ablated is opaque, and a second substep of illuminating the semi-finished solar module with light a second wavelength for which the transparent substrate is translucent, and at least one layer of the stack of functional layers that has been ablated is opaque, and at least one other layer of the stack of functional layers that opts the first wavelength is opaque, translucent, or at least one layer of the stack of functional layers that has not been ablated is opaque; the step of detecting comprises a first substep of detecting a first amount of light that is the first Wavelength and is transmitted through the semi-finished solar module, and a second substep of detecting a second amount of light having the second wavelength and which is transmitted through the semi-finished solar module, and • evaluating the isolation trench formed by comparing the detected first light amount and the detected second amount of light with corresponding reference values.

Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin umfassend einen Schritt zum Füllen des Isolationsgrabens mit einem Material, das einen ersten Transmissionsgrad für Licht einer dritten Wellenlänge aufweist, für das mindestens eine Schicht des Stapels funktioneller Schichten, die abgetragen worden ist, lichtundurchlässig ist, und das transparente Substrat und alle Schichten des Stapels funktioneller Schichten, die nicht abgetragen worden sind, lichtdurchlässig sind mit einem zweiten Transmissionsgrad, der größer ist als der erste Transmissionsgrad, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass der Bereich des halbfertigen Solarmoduls beleuchtet wird nachfolgend dem Schritt des Füllens des Isolationsgrabend mit einem Material, wobei Licht mit der dritten Wellenlänge zum Beleuchten verwendet wird, und dadurch, dass Eigenschaften des in den Isolationsgraben gefüllten Materials im Schritt der Auswertung durch Vergleichen der erfassten Lichtmenge mit einem entsprechenden Referenzwert ermittelt werden.Method according to Claim 1 , further comprising a step of filling the isolation trench with a material having a first transmittance for light of a third wavelength, for which at least one layer of the stack of functional layers that has been ablated is opaque, and the transparent substrate and all layers of the Stacks of functional layers that have not been removed are translucent having a second transmittance greater than the first transmittance, the method being characterized by illuminating the region of the semi-finished solar module following the step of filling the isolation trench with a material in which light of the third wavelength is used for illumination, and in that properties of the material filled in the isolation trench are determined in the step of the evaluation by comparing the detected amount of light with a corresponding reference value.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Laserstrahl zum Bilden des Isolationsgrabens relativ über die erste oder die zweite Oberfläche des halbfertigen Solarmoduls bewegt wird und die Beleuchtungsvorrichtung zum Beleuchten und die Vorrichtung zum Erfassen des Lichts in gleicher Weise wie der Laserstrahl relativ über die erste oder die zweite Oberfläche des halbfertigen Solarmoduls bewegt werden, und dadurch, dass die Schritte zum Beleuchten, Erfassen und Auswerten für eine Vielzahl von Bereichen durchgeführt werden, die entlang der Ausdehnung des Isolationsgrabens entlang der ersten lateralen Richtung angeordnet sind.Method according to Claim 1 , characterized in that the laser beam for forming the isolation trench is relatively moved over the first or the second surface of the semi-finished solar module and the illumination device for Illuminate and the device for detecting the light in the same way as the laser beam are moved relative to the first or the second surface of the semi-finished solar module, and in that the steps for illuminating, detecting and evaluating for a plurality of areas are performed along the extent of the isolation trench along the first lateral direction are arranged.

Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungsvorrichtung zum Beleuchten und die Vorrichtung zum Erfassen des Lichts direkt dem Laserstrahl in einem festen Abstand folgen.Method according to Claim 5 , characterized in that the lighting device for illuminating and the device for detecting the light directly follow the laser beam at a fixed distance.

Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass während der Bewegung der Beleuchtungsvorrichtung und der Vorrichtung zum Erfassen des Lichts eine kontinuierliche Folge von erfassten Lichtmengen erfasst wird, und dass eine statistische Auswertungsroutine in dem Schritt Auswertung durchgeführt wird, und dass das Verfahren weiterhin einen Schritt zur Parameteränderung einer Vorrichtung zum Erzeugen des Laserstrahls umfasst, wenn eine Notwendigkeit zu der Parameteränderung durch die statistische Auswertungsroutine erkannt wird.Method according to Claim 5 characterized in that during the movement of the lighting device and the device for detecting the light, a continuous series of detected light quantities is detected, and in that a statistical evaluation routine is performed in the step of evaluation, and the method further comprises a step for parameter change of a device for Generating the laser beam includes when a need for the parameter change is detected by the statistical evaluation routine.

System zur Überwachung eines Laserstrukturierungsvorgangs zur Bildung eines Isolationsgrabens in einem Solarmodul, wobei das System umfasst: • Eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Laserstrahls, der zum Bilden eines Isolationsgrabens innerhalb mindestens einer Schicht eines Stapels funktioneller Schichten eines halbfertigen Solarmoduls durch Abtragen der mindestens einen Schicht des Stapels funktioneller Schichten im Bereich des Isolationsgrabens geeignet ist, wobei der Stapel funktioneller Schichten mindestens eine erste Kontaktschicht, eine photovoltaische Schicht oder eine zweite Kontaktschicht umfasst und auf einem transparenten Substrat angeordnet ist, • Eine Beleuchtungsvorrichtung zum Beleuchten eines Bereichs des halbfertigen Solarmoduls an einer ersten Oberfläche des halbfertigen Solarmoduls, wobei der beleuchtete Bereich mindestens einen Teil des Isolationsgrabens in einer ersten lateralen Richtung und den gesamten Isolationsgraben und einen angrenzenden Bereich in einer zweiten lateralen Richtung orthogonal zu der ersten lateralen Richtung abdeckt, • Eine Vorrichtung zum Erfassen einer Lichtmenge an einer zweiten Oberfläche des halbfertigen Solarmoduls, die durch den beleuchteten Bereich des halbfertigen Solarmoduls transmittiert wird, wobei die Vorrichtung zum Erfassen des Lichts an derselben optischen Achse wie die Beleuchtungsvorrichtung zum Beleuchten angeordnet ist, und • eine Vorrichtung zur Auswertung des gebildeten Isolationsgrabens im beleuchteten Bereich durch Vergleich der erfassten Lichtmenge mit einem Referenzwert.A system for monitoring a laser patterning process to form an isolation trench in a solar module, the system comprising: A device for generating a laser beam, which is suitable for forming an isolation trench within at least one layer of a stack of functional layers of a semi-finished solar module by removing the at least one layer of the stack of functional layers in the region of the isolation trench, wherein the stack of functional layers at least one first contact layer , a photovoltaic layer or a second contact layer and is arranged on a transparent substrate, An illumination device for illuminating a region of the semi-finished solar module at a first surface of the semi-finished solar module, wherein the illuminated region at least a portion of the isolation trench in a first lateral direction and the entire isolation trench and an adjacent region in a second lateral direction orthogonal to the first lateral Covering direction, A device for detecting a quantity of light on a second surface of the semi-finished solar module, which is transmitted through the illuminated area of the semi-finished solar module, wherein the device for detecting the light is arranged on the same optical axis as the lighting device for illumination, and • A device for evaluating the isolation trench formed in the illuminated area by comparing the detected amount of light with a reference value.

System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungsvorrichtung geeignet ist, Licht zu emittieren, das eine erste Wellenlänge aufweist, für die das transparente Substrat und alle Schichten des Stapels funktioneller Schichten, die nicht abgetragen wurden lichtdurchlässig sind und mindestens eine Schicht des Stapels funktioneller Schichten, die abgetragen wurde, lichtundurchlässig ist.System after Claim 8 characterized in that the illumination device is adapted to emit light having a first wavelength for which the transparent substrate and all layers of the stack of functional layers that have not been ablated are translucent and at least one layer of the stack of functional layers that ablate was opaque.

System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungsvorrichtung geeignet ist, Licht zu emittieren, das eine erste Wellenlänge aufweist, und Licht, das eine zweite Wellenlänge aufweist, die sich von der ersten Wellenlänge unterscheidet.System after Claim 8 characterized in that the illumination device is adapted to emit light having a first wavelength and light having a second wavelength different from the first wavelength.

System nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Wellenlänge im Bereich des sichtbaren Lichts und die zweite Wellenlänge im Infrarotbereich oder im UV-Bereich liegt.System after Claim 10 , characterized in that the first wavelength is in the range of visible light and the second wavelength in the infrared range or in the UV range.

System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das System eine Transportvorrichtung zur Realisierung einer Bewegung der Vorrichtung zur Erzeugung eines Laserstrahls relativ entlang der ersten lateralen Richtung über die erste oder die zweite Oberfläche des halbfertigen Solarmoduls und zur Realisierung einer Bewegung der Beleuchtungsvorrichtung und der Vorrichtung zum Erfassen von Lichts in gleicher Weise wie die Vorrichtung zur Erzeugung eines Laserstrahls relativ über die erste oder die zweite Oberfläche des halbfertigen Solarmoduls umfasst.System after Claim 8 characterized in that the system comprises a transport device for realizing movement of the laser beam generating device relatively along the first lateral direction across the first or second surface of the semi-finished solar module and for realizing movement of the lighting device and the light detecting device in the same way as the device for generating a laser beam comprises relatively over the first or the second surface of the semi-finished solar module.

System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Erzeugung eines Laserstrahls und die Beleuchtungsvorrichtung innerhalb einer Vorrichtung zur Durchführung eines Laserstrukturierungsvorgangs so angeordnet sind, dass sie entlang der ersten lateralen Richtung einen ersten Abstand zueinander aufweisen.System after Claim 12 , characterized in that the device for generating a laser beam and the illumination device are arranged within a device for performing a laser structuring process such that they have a first distance from each other along the first lateral direction.

System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Beleuchtungsvorrichtung und eine erste Vorrichtung zum Erfassen einer Lichtmenge auf einer ersten Seite der Vorrichtung zur Erzeugung eines Laserstrahls entlang der ersten lateralen Richtung angeordnet sind und eine zweite Beleuchtungsvorrichtung und eine zweite Vorrichtung zum Erfassen einer Lichtmenge auf einer zweiten Seite der Vorrichtung zur Erzeugung eines Laserstrahls entlang der ersten Richtung angeordnet sind, wobei die zweite Seite der ersten Seite gegenüberliegt, und dass die Transportvorrichtung geeignet ist, die Vorrichtung zur Erzeugung eines Laserstrahls und die erste und die zweite Beleuchtungsvorrichtung relativ entlang der ersten lateralen Richtung über die erste oder zweite Oberfläche des halbfertigen Solarmoduls sowohl in eine erste Richtung als auch in eine zweite Richtung zu bewegen, wobei die zweite Richtung der ersten Richtung entgegengesetzt ist.System after Claim 12 characterized in that a first illumination device and a first device for detecting a quantity of light are arranged on a first side of the device for generating a laser beam along the first lateral direction, and a second illumination device and a second device for detecting a quantity of light on a second side of the Apparatus for generating a laser beam along the first direction are arranged, wherein the second side of the first side is opposite, and that the transport device is suitable, the device for generating a laser beam and the first and the second illumination device relative to the first lateral direction over the first or to move the second surface of the semi-finished solar module in both a first direction and in a second direction, wherein the second direction is opposite to the first direction.

System nach Anspruch 8, weiterhin umfassend eine Speichereinrichtung zur Speicherung einer Position eines Bereichs des halbfertigen Solarmoduls, für den ein Defekt des Isolationsgrabens von der Vorrichtung zur Auswertung ermittelt wird. System after Claim 8 , further comprising a storage device for storing a position of a region of the semi-finished solar module, for which a defect of the isolation trench is determined by the device for evaluation.

System nach Anspruch 8, weiterhin umfassend eine Steuervorrichtung zur Steuerung der Vorrichtung zur Erzeugung eines Laserstrahls gemäß einem von der Vorrichtung zur Auswertung gelieferten Ergebnisses.System after Claim 8 , further comprising a control device for controlling the device for generating a laser beam according to a result supplied by the device for evaluation.

System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das transparente Substrat an einer ersten Seite eine Oberfläche des halbfertigen Solarmoduls bildet, und dass das System weiterhin eine Absaugvorrichtung umfasst, die an einer zweiten Seite des halbfertigen Solarmoduls angeordnet ist und zum Absaugen von Gasen und Partikeln geeignet ist, die aus einem Strukturierungsvorgang aus der Umgebung des halbfertigen Solarmoduls resultieren, wobei die zweite Seite der ersten Seite gegenüberliegt.System after Claim 8 characterized in that the transparent substrate forms a surface of the semi-finished solar module on a first side, and in that the system further comprises an exhaust device disposed on a second side of the semi-finished solar module and suitable for exhausting gases and particles comprising result in a structuring process from the environment of the semi-finished solar module, the second side of the first side opposite.