專(zhuān)利名稱(chēng)：用于將薄膜器件分割成分離的電池單元的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用刻繪和噴墨印制技術(shù)用以形成分離的電池單元并且將這些電池單元串聯(lián)互聯(lián)以制造各種薄膜器件的處理。本發(fā)明尤其描述了用于在太陽(yáng)能面板內(nèi)在單步處理中形成所述電池單元和串聯(lián)互聯(lián)結(jié)構(gòu)的新方法，該太陽(yáng)能面板具有底部電極材料、半導(dǎo)體材料和頂部電極材料的連續(xù)層。這種方法尤其適用于在柔性基板上形成的太陽(yáng)能面板，這是因?yàn)樗鰡尾教幚硐伺c相繼的層到層刻痕的對(duì)齊相關(guān)聯(lián)的問(wèn)題。該方法還適用于制造諸如照明面板(lighting panel)和電池之類(lèi)的其他薄膜器件。本發(fā)明還涉及用于執(zhí)行所描述的方法的裝置。
背景技術(shù)：
在薄膜太陽(yáng)能面板中形成并互聯(lián)電池單元的通常的方法包括相繼的層涂覆和激光刻繪處理。為了完成所述結(jié)構(gòu)通常需要三個(gè)單獨(dú)的涂覆處理和三個(gè)單獨(dú)的激光處理。通常在六個(gè)步驟的序列中進(jìn)行這些處理，所述序列包括接在每個(gè)涂覆步驟之后的激光步驟，如下所述a)在整個(gè)基板表面上沉積下電極材料的薄層?；逋ǔ椴Ａ?，但是也可為聚合物片材。該下層通常是透明的導(dǎo)電氧化物，比如氧化錫(SnO2)、氧化鋅(ZnO)或銦錫氧化物(ITO)。有時(shí)，其為不透明金屬，比如鑰(Mo)。b)典型地以5mm至IOmm的間隔跨過(guò)所述面板的表面且剛好穿透所述下電極層進(jìn)行平行線(xiàn)的激光刻繪以將所述連續(xù)的薄膜分隔成電絕緣的電池單元區(qū)域。c)在整個(gè)基板區(qū)域沉積活性發(fā)電層。該層可由單個(gè)非晶硅層，或非晶硅層和微晶體硅的雙層組成。還使用諸如碲化鎘與硫化鎘(CdTe/CdS)和銅銦鎵硒化合物(CIGS)之類(lèi)的其他半導(dǎo)體材料的層。d)進(jìn)行線(xiàn)的激光刻繪，所述線(xiàn)穿過(guò)所述活性層且平行于并盡可能靠近所述第一電極層內(nèi)的初始刻痕而不破壞所述下電極材料。e)在整個(gè)面板的區(qū)域上沉積第三層，即頂部電極層，該頂部電極層通常為金屬(比如鋁)或諸如ZnO之類(lèi)的透明導(dǎo)體。f)激光在該第三層內(nèi)盡量靠近并平行于其他線(xiàn)來(lái)進(jìn)行刻線(xiàn)以打斷頂部電極層的電連續(xù)性。繼以激光進(jìn)行隔離之后該沉積過(guò)程將所述面板分成多個(gè)分離的長(zhǎng)且窄的電池單元，并使得所述面板中的所有電池單元之間制造了電串聯(lián)連接。通過(guò)這種方式，整個(gè)面板所產(chǎn)生的電壓由各個(gè)電池單元內(nèi)形成的電勢(shì)與電池單元的數(shù)目的乘積給出。面板典型地被分割成50至100個(gè)電池單元，使得整個(gè)面板的輸出電壓典型地是在50至100伏的范圍內(nèi)。各個(gè)電池單元典型地為5至15mm寬并且大約IOOOmm長(zhǎng)。在該多步驟太陽(yáng)能面板制造方法中使用的處理的詳盡描述在JP10209475中被給出。已經(jīng)通過(guò)將部分所述分離的層涂覆步驟結(jié)合而設(shè)計(jì)出用以簡(jiǎn)化這種制造太陽(yáng)能面板的多步驟處理的方案。這減少了必須將基板從真空移至大氣環(huán)境的次數(shù)，并且從而可能會(huì)使得層的質(zhì)量和太陽(yáng)能面板的效能提高。US6919530、US6310281和US2003/0213974A1都描述了用于制造太陽(yáng)能面板的方法，其中在激光刻繪進(jìn)行之前涂覆三個(gè)需要的層中的兩個(gè)層。下電極層和活性層(或多層活性層)被按順序沉積并且這兩個(gè)層被一起激光刻繪以形成凹槽，該凹槽隨后被絕緣材料填充。在US6310281和US2003/0213974 Al中提出了該凹槽的填充是通過(guò)噴墨印制來(lái)進(jìn)行的。凹槽的填充之后是如上所述的互聯(lián)過(guò)程，該互聯(lián)過(guò)程具有穿過(guò)活性層的激光刻痕、頂部電極層的沉積、和為了使所述電池單元絕緣的頂部電極層的最終刻痕。還已經(jīng)提出了一種方案，其中在任何激光刻繪進(jìn)行之前，所有的三個(gè)層都被涂覆。W02007/044555 A2描述了用于制造太陽(yáng)能面板的方法，其中在一個(gè)處理序列中涂覆整個(gè)三個(gè)層的堆疊，接下來(lái)制造進(jìn)入并穿透所述堆疊的激光刻痕。該激光刻繪處理是復(fù)雜的，這是 因?yàn)槠溆删哂袃蓚€(gè)不同深度的單個(gè)刻痕組成。在所述刻痕的第一側(cè)上，所述激光完全穿透所述整個(gè)三個(gè)層的堆疊直到所述基板，以便將下電極層電分隔以界定所述電池單元，而在所述刻痕的第二側(cè)上，所述激光僅穿透頂部和活性層以留下下電極層材料在其中暴露的區(qū)域。在穿透到所述基板處的所述刻痕的第一側(cè)施加絕緣材料，使得所述絕緣材料覆蓋所述下電極層的邊緣和在所述刻痕的第一側(cè)上的活性層的邊緣。接下來(lái)，將導(dǎo)電材料沉積到所述刻痕內(nèi)，使得其在先前施加的絕緣材料上搭橋并且將在第一側(cè)上的頂部電極層連接到在第二側(cè)上的下電極層材料的邊緣上。在W02007/044555 A2中描述的處理是復(fù)雜的，并且需要仔細(xì)地控制。在所述兩個(gè)級(jí)別的激光刻痕處理的第二階段期間生成的殘骸可能會(huì)沉積到下電極材料的邊緣的臨近的上表面上，導(dǎo)致電連接較差。需要高水準(zhǔn)的控制以確保所述絕緣材料正好安置在所述刻痕的第一側(cè)上的正確位置上，并且沒(méi)有材料在下電極材料的邊緣上沉積。需要極高的精確性以確保所述導(dǎo)電材料被正確地安置并且不與在所述刻痕的第二側(cè)上的頂部電極相接觸。因?yàn)樗羞@些原因，所以不大可能通過(guò)該方法制造高可靠性的電池單元的連接。因此，仍需要用于太陽(yáng)能面板及類(lèi)似物的新電池單元形成和互聯(lián)的處理，所述處理從三個(gè)層的完全堆疊開(kāi)始，而繼續(xù)以快速、簡(jiǎn)單和可靠的方式來(lái)制造所述電池單元互聯(lián)。這種處理還將適用于為了制造諸如照明面板或電池之類(lèi)的其他薄膜器件而進(jìn)行的電池單元的形成和串聯(lián)互聯(lián)。類(lèi)似于太陽(yáng)能面板，這些器件由都沉積在剛性或柔性基板上的下電極層、活性層和頂部電極層組成?？赏ㄟ^(guò)將所述器件分割成多個(gè)電池單元并串聯(lián)連接所述電池單元來(lái)實(shí)現(xiàn)在比基本的單個(gè)電池單元電壓更高的電壓下的運(yùn)行。此處提出的激光和噴墨電池單元形成和互聯(lián)的裝置適用于這樣的運(yùn)行。就照明面板而言，所述下電極和上電極可由與用于太陽(yáng)能面板的材料(例如，TCO或金屬)類(lèi)似的材料制成，但是活性材料迥然不同。在這種情況下，活性層最可能是有機(jī)材料，但是無(wú)機(jī)材料也是可能的。活性有機(jī)材料層是基于低分子量材料(所謂的0LED)或高分子量聚合物(所謂的P-0LED)?？昭ê碗娮虞斶\(yùn)層通常與所述活性發(fā)光層相關(guān)聯(lián)。就這些照明面板而言，運(yùn)行是在低電壓下進(jìn)行的并且所有的層都是薄的，因此這里描述的互聯(lián)處理非常適用于將所述面板分割成電池單元并串聯(lián)連接所述電池單元以允許在大體上更高的電壓下的運(yùn)行。就薄膜電池而言，所述層通常是更為復(fù)雜的。對(duì)于基于鋰離子技術(shù)的薄膜電池的情況，所述下層具有兩個(gè)組成部分用于收集電流的金屬層和起到陰極作用的鋰鈷氧化物(LiCoO3)層。所述上電極層也具有兩個(gè)組成部分用于收集電流的金屬層和起到陽(yáng)極作用的氮化錫(Sn3N4)層。在這兩個(gè)層之間的是所述活性層，即鋰磷氧氮化合物(LiPON)電解液。就這種電池而言，運(yùn)行是在低電壓下進(jìn)行的并且所有的層都是薄的，因此這里描述的互聯(lián)處理非常適用于將所述電池分割成電池單元并串聯(lián)連接所述電池單元以允許在大體上更高的電壓下的運(yùn)行。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了用于將薄膜器件分割成分離的電池單元的方法，所述薄膜器件具有作為下電極層的第一層、作為活性層的第二層、和作為上電極層的第三層，所有所述層在所述器件上是連續(xù)的，所述分離的電池單元被串聯(lián)電互聯(lián)，所述電池單元的分割和相鄰的電池單元之間的所述電連接都是加工頭在跨過(guò)所述器件的單次行程(single pass)中執(zhí)行的，所述加工頭在所述單次行程中進(jìn)行如下的步驟a)制造穿過(guò)所述第一、第二和第三層的第一切口 ； b)制造穿過(guò)所述第二和第三層的第二切口，所述第二切口臨近所述第一切口 ；c)制造穿過(guò)所述第三層的第三切口，所述第三切口臨近所述第二切口并且在所述第二切口的與所述第一切口相對(duì)的一側(cè)上；d)使用第一噴墨印制頭將不導(dǎo)電材料沉積到所述第一切口內(nèi)；以及e)使用第二噴墨印制頭來(lái)施加導(dǎo)電材料以在所述第一切口中的所述不導(dǎo)電材料上搭橋，并且完全或者部分填充所述第二切口，使得在所述第一層和所述第三層之間制造電連接，其中，步驟a)先于步驟d)、步驟d)先于步驟e)、并且步驟b)先于步驟e)，除此以外的步驟可以在所述加工頭跨過(guò)所述器件的單次行程中以任何順序執(zhí)行。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種用于將薄膜器件分割成分離的電池單元的裝置，所述薄膜器件具有作為下電極層的第一層、作為活性層的第二層、和作為上電極層的第三層，所有所述層在所述器件上是連續(xù)的，所述分離的電池單元被串聯(lián)電互聯(lián)，所述裝置包括加工頭，在所述加工頭上提供有a) 一個(gè)或更多個(gè)切割器部件，所述切割器部件用于制造穿過(guò)所述第一、第二和第三層的第一切口、臨近所述第一切口的穿過(guò)所述第二和第三層的第二切口、以及臨近所述第二切口的穿過(guò)所述第三層的第三切口；b)第一噴墨印制頭，所述第一噴墨印制頭用于將不導(dǎo)電材料沉積到所述第一切口內(nèi)；以及c)第二噴墨印制頭，所述第二噴墨印制頭用于施加導(dǎo)電材料以在所述第一切口中的所述不導(dǎo)電材料上搭橋并且完全或部分填充所述第二切口，使得在所述第一層和所述第三層之間制造電連接，所述裝置還包括d)驅(qū)動(dòng)用具，所述驅(qū)動(dòng)用具用于使所述加工頭相對(duì)于所述面板移動(dòng)；以及e)控制用具，所述控制用具用于控制所述加工頭相對(duì)于所述器件的移動(dòng)并且驅(qū)動(dòng)所述一個(gè)或更多個(gè)切割器部件和所述第一和第二噴墨印制頭，使得將所述器件分割成分離的電池單元和在相鄰的電池單元之間形成電連接的操作都能夠在所述加工頭跨過(guò)所述器件的單次行程中執(zhí)行。
在以下本發(fā)明的詳細(xì)描述中，用于形成穿過(guò)所述各個(gè)層的切口的切割器部件都是基于激光器，將來(lái)自所述激光器的光束聚焦以燒蝕并移除材料以形成所述絕緣切口。這是用于形成所述切口的優(yōu)選的方法，但是其他進(jìn)行切口的方法也是可以使用的。一種用于形成切口的替代方法是利用細(xì)金屬絲或刻針的機(jī)械刻繪。這種機(jī)械刻繪可替代激光切割而用于形成所述第一、第二或第三切口中的所有或者部分切口。與在WO 2007/044555 A2中所描述的發(fā)明類(lèi)似，本發(fā)明包括對(duì)具有三個(gè)層的整個(gè)堆疊的薄膜器件進(jìn)行處理，但是隨后的層切割以及噴墨處理與在W02007/044555 A2中所描述的相比，沒(méi)有那么復(fù)雜并且更為結(jié)實(shí)。如在W02007/044555 A2中，在任何層切割和通過(guò)噴射墨水來(lái)沉積材料之前按順序施加所有的三個(gè)涂覆。理想情況下，可在單次真空處理中施加這些涂覆，但是這不是必要的。本發(fā)明的關(guān)鍵點(diǎn)在于在所述涂覆沉積之后，使用單次復(fù)合的層切割和噴墨處理以制造所述電池單元的互聯(lián)。“單次復(fù)合處理”應(yīng)理解為意味著所有的所述切割處理和所有的相關(guān)聯(lián)的基于噴墨頭的材料沉積處理都是借助于加工頭在跨過(guò)·所述太陽(yáng)能面板的全部或局部的單次行程中、在平行于所述基板的表面的平面內(nèi)、并沿平行于所述電池單元間的邊界的方向進(jìn)行的。用來(lái)制造一個(gè)或更多個(gè)電池單元互聯(lián)所要求的所有的切割器部件和所有的噴墨印制頭都附接到單個(gè)加工頭上，因此所有的物件一起以相同的速度跨過(guò)所述面板進(jìn)行移動(dòng)。對(duì)所述基板施加各個(gè)層切割處理和各個(gè)噴墨沉積處理的序列可根據(jù)所使用的材料而改變。所述各個(gè)層切割器部件和噴墨印制頭在一定的位置處附接到所述加工頭上，使得在所述加工頭相對(duì)于所述基板移動(dòng)時(shí)實(shí)現(xiàn)了正確的序列。為了簡(jiǎn)化闡述，在此之后將參照激光燒蝕來(lái)描述所述層切割處理。然而，應(yīng)當(dāng)注意，這些層切割處理中的全部或部分可以由機(jī)械刻繪處理(或其他切割處理)來(lái)替代。為了在臨近的第一和第二電池單元之間形成單個(gè)電池單元互聯(lián)結(jié)構(gòu)，由附接到所述加工頭上的三個(gè)相鄰的激光輸送部件輸送的三束相鄰的激光束，一起相對(duì)于所述基板沿平行于所述電池單元之間的邊界的方向運(yùn)動(dòng)，以在所述各個(gè)層中制造有不同深度的三個(gè)平行的相鄰的刻痕。第一激光束制造界定了所述第一電池單元的邊緣的第一刻痕線(xiàn)。該第一刻痕向下穿透所有的層到達(dá)所述基板。位于所述第一刻痕的在所述第二電池單元一側(cè)上的第二激光束制造了穿透除了所述下電極層以外的所有層的第二刻痕線(xiàn)。位于所述第二刻痕的在所述第二電池單元一側(cè)上的第三激光束制造了穿透所述上電極層的第三刻痕。該第三刻痕界定了所述第二電池單元的范圍。進(jìn)行這三個(gè)激光處理的確切順序不是重要的，但是優(yōu)選的順序在下面描述。第一噴墨印制處理在所述激光處理中的部分或所有的激光處理之后。針對(duì)該第一印制處理，第一噴墨頭跨過(guò)所述基板表面移動(dòng)，且布置有至少一個(gè)用以印制填充所述第一激光刻痕的絕緣墨水細(xì)線(xiàn)的噴嘴。該絕緣墨水可為熱固化類(lèi)型，在這種情況下，在沉積之后立刻向所沉積的液體局部地施加熱量以固化所述絕緣墨水，以制造填充所述第一刻痕的材料的絕緣固體線(xiàn)。作為替代，在所有的激光和噴墨處理之后，向整個(gè)所述基板施加熱量以固化所述絕緣墨水線(xiàn)，從而制造填充所述基板上的所有所述第一刻痕的材料的絕緣固體線(xiàn)。該整個(gè)基板固化處理可在進(jìn)行所述激光刻繪和墨水沉積處理的同一裝置上發(fā)生，但是實(shí)際中更有可能的是該固化在單獨(dú)的裝置上進(jìn)行。所述絕緣墨水還可為紫外固化類(lèi)型的。在這種情況下，固化是借助于紫外燈或其他合適的紫外光源來(lái)進(jìn)行，在該情況下在沉積之后立刻向所沉積的液體局部地施加紫外輻射以固化所述絕緣墨水，從而制造填充所述第一刻痕的材料的絕緣固體線(xiàn)。在所述刻痕中所述絕緣層的深度要盡可能的小以符合連續(xù)和無(wú)針孔。所述絕緣材料的線(xiàn)的深度使得其在所述第一刻痕的所述第一電池單元一側(cè)完全接觸所述下方的兩個(gè)露出的層，從而保護(hù)這些層不受在第二噴墨印制處理中隨后施加的材料的影響。在所述第一刻痕的兩側(cè)的一定程度上的絕緣墨水的 過(guò)度填充是允許的并且甚至是可取的，但是理想的情況下，所述過(guò)度填充的側(cè)向范圍應(yīng)保持為小于所述第一刻痕的寬度的值。所述第二噴墨印制處理接在一部分或全部所述激光處理之后并且接在所述第一噴墨印制處理之后發(fā)生。針對(duì)該第二噴墨印制處理，第二噴墨頭在所述基板表面上方移動(dòng)，并布置有至少一個(gè)噴嘴以印制導(dǎo)電墨水帶，所述導(dǎo)電墨水帶的寬度足以與所述第一激光刻痕的所述第一電池單元側(cè)上的頂部電極材料進(jìn)行電接觸，以跨過(guò)在所述第一刻痕中的絕緣墨水材料并進(jìn)入所述第二刻痕以制造與所述第二電池單元的下電極層材料的電接觸。在施加所述導(dǎo)電墨水時(shí)，所述第一刻痕中的絕緣墨水可被固化也可不被固化。如果所述絕緣墨水沒(méi)有被固化，則所述導(dǎo)電墨水的成分使得溶劑不顯著擾動(dòng)或溶解所述未固化的絕緣墨水材料。所述導(dǎo)電墨水可能是熱固化類(lèi)型的，在這種情況下，在所有的激光和噴墨處理之后，向整個(gè)基板施加熱量以固化所述導(dǎo)電墨水帶，從而形成固體導(dǎo)電材料帶。通過(guò)這種方式，形成將在一個(gè)電池單元中的頂部電極連接到在下一個(gè)電池單元中的下電極的導(dǎo)電橋。所述導(dǎo)電層的深度盡可能小，并結(jié)實(shí)和具有足夠低的電阻。所述導(dǎo)電材料線(xiàn)的寬度使得其在第一刻痕的第一電池單元一側(cè)完全接觸第一電池單元的頂部電極材料的區(qū)域。在第一刻痕的第一電池單元一側(cè)和第二刻痕的第二電池單元一側(cè)的一定程度上的導(dǎo)電墨水的過(guò)度填充是允許的，并且甚至是可取的但是理想的情況下，所述過(guò)度填充的側(cè)向范圍應(yīng)保持為小于所述刻痕的寬度的值。由于使用了三個(gè)分離的激光刻痕，所以可以為各個(gè)刻痕分別優(yōu)化所述激光處理的參數(shù)以消除基板或下層被破壞的可能性，減少在層之間形成電短路的風(fēng)險(xiǎn)，并且使殘骸的沉積最小化。還可以將所述各個(gè)光束輸送頭在沿著所述頭相對(duì)于彼此移動(dòng)的方向上間隔開(kāi)的位置上附接到所述加工頭上，這樣所述噴墨頭的位置限定了將所述處理施加到所述基板上的序列。所述五個(gè)處理的優(yōu)選序列為a.第一激光刻痕，所述第一激光刻痕穿過(guò)所有的層向下到達(dá)所述基板的表面以限定所述第一電池單元的范圍；b.第一噴墨處理，所述第一噴墨處理在所述第一激光刻痕中沉積絕緣墨水；c.第二激光刻繪處理，所述第二激光刻繪處理穿過(guò)所述頂部?jī)蓚€(gè)層向下到達(dá)所述下電極層；d.第二噴墨處理，所述第二噴墨處理在所述絕緣墨水上施加導(dǎo)電墨水帶以形成從所述第一電池單元一側(cè)上的頂部電極到達(dá)所述第二電池單元一側(cè)上的下電極的導(dǎo)電橋；e.第三激光刻繪處理，所述第三激光刻繪處理穿過(guò)所述頂部電極層以使所述第一和第二電池單元絕緣并且限定所述第二電池單元的范圍。利用該激光和噴墨處理的序列，所述堆疊中的較低的層保持不受起因于先前處理的激光燒蝕殘骸和散落的墨水材料的影響直至即將暴露之前，并且所述整個(gè)電池單元互聯(lián)處理變得非常結(jié)實(shí)。例如，由所述第一激光處理生成的一些殘骸和由所述第一印制處理沉積的一些絕緣墨水可在所述基板的表面上、在所述第二激光處理在其中穿透地刻繪以暴露所述下電極的區(qū)域中形成。如果所述第二激光處理先于所述第一噴墨印制處理或第一激光處理，則任何散落的殘骸或絕緣墨水都可進(jìn)入所述第二激光刻痕區(qū)域并且污染所述暴露的下電極層。將所述第二激光處理留到所述第一激光和第一噴墨印制處理兩者之后意味著，在所述第二激光刻痕的區(qū)域中的下電極層被持續(xù)保護(hù)并且在所述第二激光處理期間在該區(qū)域中的任何再次沉積的殘骸和任何絕緣墨水都被移除了，這是因?yàn)樗黾す鉄g了所述頂部?jī)蓚€(gè)層。
作為另一個(gè)實(shí)例，由所述第二激光處理產(chǎn)生的殘骸以及由所述第二印制處理沉積的一些導(dǎo)電墨水可在所述基板的表面上、在所述第三激光處理在其中穿透地刻繪以分離所述頂部電極層的區(qū)域中形成。如果所述第三激光處理先于所述第二印制或者第二或甚至第 一激光處理，則任何散落的殘骸或墨水均可在所述第二電池單元的上表面上、在所述第三激光刻痕區(qū)域中沉積并且可引起跨過(guò)所述刻痕區(qū)域的電連接。將所述第三激光刻繪處理留到所述第一和第二激光處理兩者之后以及所述第一和第二印制處理之后意味著，消除了該互聯(lián)失敗的源頭。如果所述加工頭的組成部分要在所述加工頭僅沿著跨過(guò)所述面板的一個(gè)方向移動(dòng)時(shí)運(yùn)行(該組成部分在所述加工頭返回其初始位置時(shí)不起作用)，那么上面給出的優(yōu)選的處理序列是適用的。然而，如果所述加工頭的組成部分要在沿單向(或雙向)跨過(guò)所述面板移動(dòng)所述加工頭時(shí)起作用，則優(yōu)選的是一個(gè)替代序列。用于所述五個(gè)處理的這種序列為a.第一激光刻痕，所述第一激光刻痕穿過(guò)所有的層向下到達(dá)所述基板的表面以限定所述第一電池單元的范圍；b.第二激光刻痕處理，所述第二激光刻痕處理穿過(guò)所述頂部?jī)蓚€(gè)層向下到達(dá)所述下電極層；c.第三激光刻痕處理，所述第三激光刻痕處理穿過(guò)所述頂部電極層以使所述第一和第二電池單元絕緣并且限定所述第二電池單元的范圍；d.第一噴墨處理，所述第一噴墨處理在所述第一激光刻痕中沉積絕緣墨水；e.第二噴墨處理，所述第二噴墨處理在所述絕緣墨水上施加導(dǎo)電墨水帶以形成從所述第一電池單元一側(cè)上的頂部電極到所述第二電池單元一側(cè)上的下電極的導(dǎo)電橋。利用該序列，通過(guò)在單個(gè)加工頭上安裝用于輸送絕緣墨水的兩個(gè)噴墨頭和用于輸送導(dǎo)電墨水的兩個(gè)噴墨頭，所述加工頭可在兩個(gè)行進(jìn)方向上運(yùn)行。在這種情況下，在該頭上安裝所述單獨(dú)的激光和噴墨頭的順序如下a 第一導(dǎo)電噴墨頭；b.第一絕緣噴墨頭；c.第一、第二和第三激光束；d.第二絕緣噴墨頭；e.第二導(dǎo)電噴墨頭。當(dāng)所述加工頭沿一個(gè)方向移動(dòng)時(shí)所有的三束激光束都運(yùn)行，但是僅所述第一絕緣和第一導(dǎo)電噴墨頭運(yùn)行，使得所述處理序列為C、b和a。當(dāng)所述加工頭沿相反的方向移動(dòng)時(shí)，所有的三束激光束都運(yùn)行，但是在這種情況下所述第一噴墨頭不啟用并且所述第二噴墨頭被啟用，使得所述處理序列為c、d和e。一些處理必須先于其他處理I)所述第一激光刻痕處理必須總是先于所述第一印制處理；2)所述第一印制處理必須總是先于所述第二印制處理；3)所述第二激光刻痕處理必須總是先于所述第二印制處理。在這些規(guī)則中，可能有幾個(gè)不同的處理序列，但是上面給出的處理序列是優(yōu)選的。還優(yōu)選的是，絕緣和導(dǎo)電墨水兩種的線(xiàn)的固化都是用熱方法進(jìn)行的并且使用與被用于執(zhí)行所述激光和噴墨沉積處理的裝置不同的裝置來(lái)對(duì)所述基板上的所有絕緣墨水和導(dǎo)電墨水的線(xiàn)同步地執(zhí)行該熱固化處理。 用于產(chǎn)生所述第一、第二和第三切口的激光器一般為工作在紅外(IR)或紫外(UV)范圍內(nèi)(即具有從1080nm下至340nm的波長(zhǎng))的脈沖Q-開(kāi)關(guān)(Q-switched)類(lèi)型。在最簡(jiǎn)單的情況下，使用具有單個(gè)聚焦透鏡的單個(gè)激光器來(lái)產(chǎn)生與單個(gè)互聯(lián)結(jié)構(gòu)相關(guān)聯(lián)的所有的三個(gè)切口。因此，在這種情況下，需要將所述單個(gè)光束分割成三個(gè)組成部分以在所述基板的表面上形成三個(gè)焦斑?；ヂ?lián)中的切口間距一般較小(在0.1mm至0.2mm之間)，這樣制造三方向光束的分割的優(yōu)選方式是使用放置在單個(gè)聚焦透鏡前的衍射光學(xué)元件(DOE)或特定的多面棱鏡元件。這種器件向部分所述激光束引入小角度偏向，這在所述透鏡的焦點(diǎn)處產(chǎn)生所需數(shù)值的焦斑間距。這種器件還允許通過(guò)適當(dāng)?shù)钠骷O(shè)計(jì)來(lái)設(shè)定各個(gè)光束中的相對(duì)功率。產(chǎn)生與單個(gè)互聯(lián)結(jié)構(gòu)相關(guān)聯(lián)的所述第一、第二和第三光束的另一優(yōu)選方法包括使用兩個(gè)不同的脈沖激光器和單個(gè)聚焦透鏡。在這種情況下，所述激光器可具有不同的波長(zhǎng)，這在最優(yōu)地移除材料的上層而不破壞材料的下層方面通常是有利的。當(dāng)使用兩個(gè)激光器以形成單個(gè)互聯(lián)結(jié)構(gòu)所需要的所述三束光束時(shí)，使用第一激光器以形成所述光束中的兩束并且用所述第二激光器形成所述第三激光束。按照與前面討論的、針對(duì)在僅使用單個(gè)激光器并且所述光束被分割成三個(gè)組成部分的情況的方式相同的方式，用DOE或簡(jiǎn)單的雙棱鏡將所述第一光束分成兩個(gè)組成部分。來(lái)自所述第二激光器的光束與由所述第一激光器產(chǎn)生的光束相結(jié)合，并且所有的光束都穿過(guò)單個(gè)聚焦透鏡以在所述基板的表面產(chǎn)生具有所需要的間距的三個(gè)光斑。通常使用特定的鏡來(lái)進(jìn)行的光束結(jié)合，所述鏡利用偏振或者第一和第二激光之間的波長(zhǎng)差異來(lái)透射一束光束并且反射另一束光束。受伺服馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的工作臺(tái)用于使所述基板相對(duì)于所述加工頭移動(dòng)。在運(yùn)行中，所述加工頭可以是靜止的，而所述面板在沿平行于所述電池單元的方向的一系列線(xiàn)性運(yùn)動(dòng)中沿兩個(gè)軸移動(dòng)，跨過(guò)所述基板的每次行程都繼之以沿正交方向的步進(jìn)。所述加工頭在每次行程中可處理單個(gè)電池單元互聯(lián)，或者在優(yōu)選的情況下在每次行程中可處理多個(gè)互聯(lián)。其他的工作臺(tái)的布置也是可能的。優(yōu)選的布置為使所述基板沿一個(gè)軸運(yùn)動(dòng)并且所述加工頭沿著另一個(gè)軸移動(dòng)。還可以是所述加工頭在其中沿兩個(gè)正交的軸在靜止的基板上方移動(dòng)的布置。本發(fā)明其他優(yōu)選的和可選的特征將從說(shuō)明書(shū)所附的權(quán)利要求中顯現(xiàn)。


現(xiàn)在將參照附圖，僅作為實(shí)例描述本發(fā)明，在附圖中圖I示出了用于在薄膜太陽(yáng)能面板中使電池單元電互連的標(biāo)準(zhǔn)方法；圖2A至圖2F示出了在開(kāi)始進(jìn)行激光刻繪之前僅施加了下電極層的情況下，使用單獨(dú)的激光刻繪和材料沉積步驟以形成和互聯(lián)電池單元的標(biāo)準(zhǔn)方法，該處理序列是標(biāo)準(zhǔn)的、已知的太陽(yáng)能面板生產(chǎn)方法；圖3A至圖3F示出了出了在開(kāi)始進(jìn)行激光刻繪之前施加了下電極層和活性層兩者的情況下，使用單獨(dú)的激光刻繪和材料沉積步驟以形成和互聯(lián)電池單元的標(biāo)準(zhǔn)方法，該處理序列也是已知的；圖4A至圖4E示出了出了在開(kāi)始進(jìn)行激光刻繪之前下電極層、活性層、和上電極層都已施加的情況下，使用單獨(dú)的激光刻繪和材料沉積步驟以互聯(lián)電池單元的標(biāo)準(zhǔn)方法，該處理序列也是已知的；圖5示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的裝置的一部分的放大的示意性平面圖，其示出了附接到加工頭的三束激光束和兩個(gè)噴墨噴嘴的布置，以制造單個(gè)電池單元互聯(lián)結(jié)構(gòu)；圖6A至圖6F示出了由圖5中所示的裝置給予基板表面的激光和噴墨處理的優(yōu)選的序列；圖7示出了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的裝置的一部分的放大的示意性平面圖；圖8A至圖8D示出了由圖7中所示的裝置給予基板表面的激光和噴墨處理的優(yōu)選的序列；圖9示出了根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的裝置的放大的示意性平面圖；圖IOA至圖IOE示出了由圖9中所示的裝置給予基板表面的激光和噴墨處理的序列；圖11示出了根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的裝置的放大的示意性平面圖；圖12A至圖12E示出了由圖11中所示的裝置給予基板表面的激光和噴墨處理的時(shí)間序列；圖13示出了在本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施例中使用的加工頭的一部分的放大的示意性平面圖。其示出了怎樣將激光束陣列和噴墨噴嘴陣列安裝到所述加工頭上并且在跨過(guò)所述面板的單次行程中用于形成多個(gè)鄰接的電池單元互聯(lián)結(jié)構(gòu)，如圖5和圖6中所示；圖14示出了在本發(fā)明的另一實(shí)施例中使用的加工頭的一部分的放大的示意性平面圖，其示出了怎樣將激光束陣列和噴墨噴嘴陣列安裝到所述加工頭上并且在跨過(guò)所述面板的單次行程中用于形成多個(gè)鄰接的電池單元互聯(lián)結(jié)構(gòu)，如圖7和圖8所示；圖15示出了本發(fā)明的第五實(shí)施例的裝置的放大的示意性平面圖，其示出了附接到加工頭的三束激光束和兩套相關(guān)聯(lián)的噴墨噴嘴的布置，以通過(guò)沿單向移動(dòng)所述加工頭來(lái)制造單個(gè)電池單元互聯(lián)結(jié)構(gòu)；圖16示出了在本發(fā)明的第五實(shí)施例中使用的加工頭的一部分的放大的示意性平面圖，其示出了怎樣將激光束陣列和兩個(gè)噴墨噴嘴陣列安裝到所述加工頭上并且在沿單向跨過(guò)所述面板的單次行程中用于形成多個(gè)鄰接的電池單元互聯(lián)結(jié)構(gòu)，如圖7和圖15所示；圖17示出了使用衍射光學(xué)元件將來(lái)自單個(gè)激光器的光束分光以形成第一、第二和第三激光束的裝置；、
圖18A和圖18B示出了怎樣用棱鏡類(lèi)型的光學(xué)元件將來(lái)自激光器的光束分光成三束成角度分開(kāi)的光束；圖19示出了使用棱鏡類(lèi)型的光學(xué)元件將來(lái)自單個(gè)激光器的光束分光以形成第
一、第二和第三激光束的裝置；

圖20示出了使用雙棱鏡或衍射光學(xué)元件將來(lái)自單個(gè)激光器的光束分光以形成兩束激光束的裝置，這兩束激光束隨后與第三光束結(jié)合；圖21示出了用于沿雙向相對(duì)于所述加工頭移動(dòng)基板的裝置；以及圖22示出了用于控制激光器或多個(gè)激光器、噴墨頭和動(dòng)力系統(tǒng)的裝置。為了簡(jiǎn)化，附圖顯示了如激光切除類(lèi)型的層切割處理。然而，應(yīng)當(dāng)注意，所有或部分這些激光切割處理可容易地被機(jī)械刻繪處理或其他切割處理替代。
具體實(shí)施例方式圖I是現(xiàn)有技術(shù)，并且示出了已經(jīng)被細(xì)分為分離的電池單元的太陽(yáng)能面板的剖面，所述分離的電池單元已經(jīng)借助于三個(gè)層涂覆和三個(gè)激光刻繪處理被串聯(lián)地電連接?；?1具有三個(gè)層下電極層12、活性層13和頂部電極層14。激光刻痕15、16和17允許要被形成的相鄰的電池單元之間的電連接和絕緣。圖2是現(xiàn)有技術(shù)，并且示出了在兩個(gè)相鄰的電池單元之間的邊界附近的太陽(yáng)能面板的區(qū)域。圖2A至圖2F示出了用于形成和連接所述電池單元的各種涂覆和激光刻繪階段?；?1—般為玻璃或塑料，但是還可以是由其他絕緣材料制造。其還可以為金屬或具有絕緣涂層的金屬。在圖2A中下電極層22已經(jīng)被施加到基板21上。圖2B示出了穿過(guò)下電極層22抵達(dá)基板21的第一激光刻痕線(xiàn)23如何界定所述電池單元的邊界。在圖2C中活性層24被施加到所述基板上并填充所述第一激光刻痕線(xiàn)。圖2D示出了平行于第一線(xiàn)23的第二激光刻痕線(xiàn)25如何分割活性層24。在圖2E中頂部電極層26被施加到所述基板上并填充第二激光刻痕線(xiàn)25。圖2F示出了最后階段，其中平行于第二線(xiàn)25的第三激光刻痕線(xiàn)27完全穿透頂部電極層26，并且部分或完全穿透活性層24。圖3是現(xiàn)有技術(shù)，并且示出了在進(jìn)行電池單元互聯(lián)之前所述下電極層和活性層都已施加的情況的實(shí)例。圖3A示出了施加有兩個(gè)涂覆層32和32'的基板31。圖3B示出了穿透這兩個(gè)層32、32'到達(dá)所述基板的第一激光刻痕線(xiàn)33。圖3C示出了絕緣流體34如何被施加到第一激光切口 33內(nèi)。用于進(jìn)行上述施加的一個(gè)方法是使用噴墨噴嘴。流體34隨后固化以形成固體。圖3D示出了第二激光刻痕線(xiàn)35如何僅穿透這兩個(gè)層中的上方的層32'。圖3E示出了頂部電極層36如何被施加以填充第二激光刻痕線(xiàn)35。圖3F示出了最后階段，其中第三激光刻痕線(xiàn)37完全穿透頂部電極層36并且部分或完全穿透活性層32，。圖4是現(xiàn)有技術(shù)，示出了就所有的三個(gè)層而言的實(shí)例，在進(jìn)行所述電池單元互聯(lián)之前施加下電極層、活性電極層和頂部電極層。圖4A示出了包括下電極層42、活性層42'和上電極層42"的層的堆疊。按序列施加這些層而中間不進(jìn)行任何的激光處理。圖4B示出了第一寬激光刻痕線(xiàn)43。該刻痕線(xiàn)43僅穿透層的堆疊中的頂部?jī)蓚€(gè)層42'、42"，并且留下未破損的下電極層42。圖4C示出了第二窄激光刻痕線(xiàn)44如何在第一刻痕線(xiàn)43內(nèi)制造并在第一刻痕線(xiàn)43的一側(cè)制造。第二刻痕線(xiàn)44穿透下電極層42并使得下電極層42的突出部分45保留了下來(lái)。圖4D示出了絕緣流體46借助于噴墨噴嘴如何被施加到第一激光刻痕43內(nèi)。流體46隨后受固化以形成固體。對(duì)施加流體到刻痕43內(nèi)進(jìn)行小心的控制，使得流體僅被施加到刻痕線(xiàn)43的第一側(cè)，該第一側(cè)穿入基板并且與下電極層的突出部分45存在的一側(cè)相對(duì)。圖4E示出了導(dǎo)電流體47被沉積到刻痕線(xiàn)內(nèi)使得導(dǎo)電流體47跨過(guò)了絕緣材料46并在刻痕43的第一側(cè)上的頂部電極層42"和刻痕43的第二側(cè)上的下電極層的突出部分45之間形成了電連接。小心地確保導(dǎo)電材料47不與刻痕43的第二冊(cè)上的頂部電極42"相接觸。圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的裝置的一部分的第一優(yōu)選的形式。其示出了附接到加工頭的三束激光束和兩個(gè)噴墨噴嘴的第一布置，以制造單個(gè)電池單元互聯(lián)結(jié)構(gòu)。太陽(yáng)能面板51沿著其在方向Y上的長(zhǎng)度具有多個(gè)電池單元。這意味著通過(guò)使所述加工頭沿方向X相對(duì)于所述面板相對(duì)運(yùn)動(dòng)來(lái)制造互聯(lián)。所述面板的包括相鄰的電池單元在其中連接的區(qū)的區(qū)域52在圖的右側(cè)被放大示出，并且示出了所述移動(dòng)加工頭的一部分，和該移動(dòng)加工頭的與單個(gè)電池單元互聯(lián)結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)的有關(guān)激光束和噴墨噴嘴。第一、第二和第三激光束53、53'、和53"分別制造穿過(guò)所有的三個(gè)層的第一刻痕54，穿過(guò)所述頂部的兩個(gè)層的第二刻痕54'，以及穿過(guò)所述頂部層的第三刻痕54"。圖中指出沿X方向相對(duì)于所述基板移動(dòng)的 所述加工頭和附接的激光束，使得在所述基板的表面上，第一激光束53在第二激光束53'之前，并且第二激光束53'也在第三激光束53"之前。噴墨噴嘴55附接到所述加工頭上并且位于平行于X方向并穿過(guò)第一激光束53所在位置的直線(xiàn)上。該噴嘴55注入絕緣流體56的液體流以填充第一激光刻痕線(xiàn)54。第二個(gè)較大的噴墨噴嘴57或者多個(gè)較小的噴嘴也附接到所述加工頭上并且處在X方向上，使得當(dāng)所述加工頭移過(guò)所述基板時(shí)第二噴墨噴嘴57跟隨第一噴墨頭55和第二激光束53'。該第二噴墨噴嘴57注入導(dǎo)電流體58的液體流。所述噴嘴處在Y方向上，使得流體58沉積到所述基板表面上并且在先前所施加的絕緣流體56上形成導(dǎo)電橋,該橋從第一刻痕54的左側(cè)上的上電極表面延伸到第二刻痕54'的底部處的下電極表面。當(dāng)所述加工頭沿X方向移過(guò)所述基板時(shí)，用以形成并完成所述互聯(lián)結(jié)構(gòu)而執(zhí)行的五個(gè)處理的順序如下I)第一激光束53使激光刻痕線(xiàn)54穿過(guò)所有的三個(gè)層；2)利用第一噴墨噴嘴55輸送的絕緣墨水56填充第一激光刻痕線(xiàn)54 ；3)第二激光束53'使激光刻痕線(xiàn)54'穿過(guò)頂部?jī)蓚€(gè)層；4)利用第二噴墨噴嘴57輸送的導(dǎo)電墨水58形成跨過(guò)第一激光刻痕線(xiàn)54到達(dá)第二激光刻痕線(xiàn)54'的導(dǎo)電橋；5)第三激光束53"使激光刻痕線(xiàn)54"穿過(guò)頂部層。作為使所述加工頭沿方向X移過(guò)靜止的基板表面(如所示)的替代，同樣的激光和噴墨處理序列可以通過(guò)保持所述加工頭靜止并沿與X方向相反的方向移動(dòng)所述面板來(lái)實(shí)現(xiàn)。圖6示出了由圖5中所示的裝置輸送到所述基板表面的激光和噴墨處理序列。圖6A示出了基板61，在基板61上沉積了由下電極層、活性層和上電極層組成的層的堆疊62。這些層被按順序地施加，而沒(méi)有任何中間的激光處理。圖6B示出了然后執(zhí)行的三個(gè)激光處理中的第一個(gè)。制造穿透所有的三個(gè)層62到達(dá)基板61的第一激光刻痕線(xiàn)63。在所述第一激光處理完成后，立即通過(guò)噴墨印制來(lái)將絕緣材料施加到第一激光刻痕線(xiàn)63內(nèi)。圖6C示出了絕緣流體64如何借助于第一噴墨噴嘴(未不出)被施加到第一激光刻痕線(xiàn)63內(nèi)。流體64被立即紫外固化或隨后被熱固化以形成固體。圖6D示出了下一步驟，其中第二激光刻痕線(xiàn)65被制造為平行于第一刻痕線(xiàn)63穿過(guò)所述頂部?jī)蓚€(gè)層到達(dá)所述下電極層。圖6E示出了下一步驟，其中借助于第二噴墨噴嘴(未示出)將導(dǎo)電的或包含導(dǎo)電粒子的流體66施加到第一刻痕線(xiàn)63中的絕緣材料64上以及第二激光刻痕線(xiàn)65內(nèi)。流體66隨后被熱固化以形成固體。導(dǎo)電材料66形成跨過(guò)絕緣材料64上的橋以將左側(cè)的頂部電極層電連接到右側(cè)的底部電極層以串聯(lián)連接相鄰的電池單元。圖6F示出了所述互聯(lián)處理中的最終的步驟，其中穿透所述上方的層的第三激光刻痕線(xiàn)67被制造為在遠(yuǎn)離第一刻痕線(xiàn)63的一側(cè)上平行于第二刻痕線(xiàn)65并在第二刻痕線(xiàn)65旁邊。該刻痕還可部分或完全穿透所述活性層，但是必須不破壞所述下電極層。圖5和圖6中示出的優(yōu)選的處理序列的優(yōu)點(diǎn)為I)所述第二激光刻痕處理可以被用于移除任何由所述第一激光刻痕處理生成的在所述第二刻痕線(xiàn)的區(qū)域內(nèi)沉積的殘骸，和可能已經(jīng)跨過(guò)所述上電極的表面擴(kuò)散到所述第二刻痕線(xiàn)的區(qū)域內(nèi)的沉積的絕緣墨水，以及2)所述第三激光刻痕處理可以被用于移除任何由所述第二激光刻痕處理生成的在所述第三刻痕線(xiàn)的區(qū)域內(nèi)沉積的殘骸，和可能已經(jīng)跨過(guò)所述上電極的表面擴(kuò)散到所述第三刻痕線(xiàn)的區(qū)域內(nèi)的沉積的導(dǎo)電墨水。
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圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的裝置的一部分的第二形式。其示出了附接到所述加工頭上的三束激光束和兩個(gè)噴墨噴嘴的第二布置，以制造單個(gè)電池單元互聯(lián)結(jié)構(gòu)。太陽(yáng)能面板71沿著其在方向Y上的長(zhǎng)度具有多個(gè)電池單元。這意味著通過(guò)沿X方向相對(duì)于所述面板移動(dòng)所述處理頭來(lái)制造互聯(lián)。所述面板的包括相鄰的電池單元在其中連接的區(qū)的區(qū)域72在該圖的右側(cè)被放大示出，并且示出了所述移動(dòng)加工頭的一部分，和該移動(dòng)加工頭的與單個(gè)電池單元互聯(lián)結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)的有關(guān)激光束和噴墨噴嘴。第一、第二和第三激光束73、73'和73"分別制造穿過(guò)所有的三個(gè)層的第一刻痕74，穿過(guò)所述頂部?jī)蓚€(gè)層的第二刻痕74'，以及穿過(guò)所述頂部層的第三刻痕74"。該圖示出了沿X方向移動(dòng)的所述加工頭和附接的激光束，使得在所述基板的表面上，第一激光束73在第二激光束73'之前，同樣第二激光束73'在第三激光束73"之前。這三束光束的其他順序是可能的或者所有三束光束可以在跨過(guò)所述基板的表面移動(dòng)的直線(xiàn)上。噴墨噴嘴75附接到所述加工頭上，并位于平行于X方向并且穿過(guò)第一激光束73所在位置的直線(xiàn)上。該噴嘴75注入絕緣流體76的液體流以填充第一激光刻痕74。第二個(gè)較大的噴墨噴嘴77或多個(gè)較小的噴嘴也被附接到所述加工頭上并且處在X方向上，使得當(dāng)所述加工頭移過(guò)所述基板時(shí)第二噴墨頭77跟隨第一噴墨頭75。該第二噴墨噴嘴77注入導(dǎo)電流體78的液體流。噴嘴77處在Y方向上，使得流體78在所述基板的表面上沉積并且形成跨過(guò)先前施加的絕緣流體76的導(dǎo)電橋，該橋從在第一刻痕74的左側(cè)上的上電極表面延伸到在第二刻痕74'的底部處的下電極表面。當(dāng)所述加工頭沿X方向移過(guò)所述基板時(shí)，用以形成并完成所述互聯(lián)結(jié)構(gòu)而執(zhí)行的五個(gè)處理的順序如下I)利用第一、第二和第三激光束73、73'和73"來(lái)執(zhí)行三個(gè)激光刻痕；2)利用由第一噴墨噴嘴75輸送的絕緣墨水76填充第一激光刻繪線(xiàn)74 ；3)利用由第二噴墨噴嘴77輸送的導(dǎo)電墨水78形成跨過(guò)第一激光刻痕線(xiàn)74到達(dá)第二激光刻痕線(xiàn)74'的導(dǎo)電橋。作為如所示出的使所述加工頭沿方向X移過(guò)靜止的基板表面的替換，同樣的激光和噴墨處理序列可以通過(guò)保持所述加工頭靜止并沿與X方向相反的方向移動(dòng)所述面板來(lái)實(shí)現(xiàn)。圖8示出了由圖7中示出的裝置輸送到所述基板表面的激光和噴墨處理的時(shí)間序列。圖8A示出了基板81，在基板81上沉積了由下電極層、活性層和上電極層組成的層的堆疊82。這些層被按順序地施加，而沒(méi)有任何中間的激光處理。圖SB示出了然后執(zhí)行的三個(gè)激光處理。第一激光刻痕83被制造成穿透所有的三個(gè)層到達(dá)所述基板。第二激光刻痕84穿透所述頂部?jī)蓚€(gè)層但不穿透所述下電極層。第三激光刻痕85穿透所述頂部電極層并且還可穿入所述活性層。這三個(gè)激光刻繪可完全同時(shí)進(jìn)行或者可按照順序執(zhí)行。其進(jìn)行的順序不是重要的。在所有的三個(gè)激光處理都已經(jīng)完成后，通過(guò)噴墨印制來(lái)施加材料。圖SC示出了如何借助于噴墨噴嘴(未示出)將絕緣流體86施加到第一激光刻痕83內(nèi)。流體86被立即紫外固化或隨后被熱固化以形成固體。圖8D示出了下一步驟，其中借助于噴墨噴嘴(未示出)在第一刻痕83內(nèi)的絕緣材料86上以及第二激光刻痕84內(nèi)施加導(dǎo)電的或包 含導(dǎo)電粒子的流體87。流體87隨后被熱固化以形成固體。流體87不延伸到第三刻痕85內(nèi)。導(dǎo)電材料87形成跨過(guò)絕緣材料86的橋以將左側(cè)的頂部電極層電連接到右側(cè)的底部電極層，從而串聯(lián)連接相鄰的電池單元。圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的裝置的一部分的第三形式。其示出了附接到所述加工頭的三束激光束和兩個(gè)噴墨噴嘴的第三布置，以制造單個(gè)電池單元互聯(lián)結(jié)構(gòu)。太陽(yáng)能面板91沿著其在方向Y的長(zhǎng)度具有多個(gè)電池單元。這意味著通過(guò)沿X方向相對(duì)于所述加工頭移動(dòng)所述面板91來(lái)制造互聯(lián)。所述面板的包括相鄰的電池單元在其中連接的區(qū)的區(qū)域92在該圖的右側(cè)被放大示出，并且示出了所述移動(dòng)加工頭的一部分，和該移動(dòng)加工頭的與單個(gè)電池單元互聯(lián)結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)的有關(guān)激光束和噴墨噴嘴。第一、第二和第三激光束93、93'和93"分別制造穿過(guò)所有的三個(gè)層的第一刻痕94、穿過(guò)所述頂部的兩個(gè)層的第二刻痕94'、以及穿過(guò)所述頂部的層的第三刻痕94"。噴墨噴嘴95附接到所述加工頭上，并且位于平行于X方向并且穿過(guò)所述第一激光束所在位置的直線(xiàn)上。該噴嘴注入絕緣流體96的液體流以填充第一激光刻痕94。第二個(gè)較大的噴墨噴嘴97或多個(gè)較小的噴嘴也附接到所述加工頭上并處在X方向上，使得當(dāng)所述加工頭移過(guò)所述基板時(shí)，第二噴墨頭97跟隨第一噴墨頭95。該第二噴墨噴嘴97注入導(dǎo)電流體78的液體流。噴嘴97處在Y方向上，使得沉積在所述基板表面上的流體78形成跨過(guò)先前施加的絕緣流體96的導(dǎo)電橋。該橋從第一刻痕94左側(cè)的上電極表面延伸到第二刻痕94'的底部處的下電極表面。當(dāng)所述加工頭沿X方向移過(guò)所述基板時(shí)，用以形成并完成所述互聯(lián)結(jié)構(gòu)而執(zhí)行的五個(gè)處理的順序如下I)利用第一激光束93執(zhí)行第一激光刻痕94 ；2)利用由第一噴墨噴嘴95輸送的絕緣墨水96填充第一激光刻痕線(xiàn)94 ；3)分別利用第二激光束93'和第三激光束93"執(zhí)行第二刻痕94'和第三刻痕94"；4)利用由第二噴墨噴嘴97輸送的導(dǎo)電墨水98形成跨過(guò)第一激光刻痕線(xiàn)94到達(dá)第二激光刻痕線(xiàn)94'的導(dǎo)電橋。作為使所述加工頭沿方向X移過(guò)靜止的基板表面(如所示出的)的替換，同樣的激光和噴墨處理序列可以通過(guò)保持所述加工頭靜止并沿與X方向相反的方向移動(dòng)所述面板來(lái)實(shí)現(xiàn)。
圖10示出了由圖9中所示的裝置輸送到所述基板表面的激光和噴墨處理的時(shí)間序列。圖IOA示出了基板101，在基板101上沉積了由下電極層、活性層和上電極層組成的層的堆疊102。這些層被按順序施加，而沒(méi)有任何中間的激光處理。圖IOB示出了然后執(zhí)行的所述第一激光處理。制造了穿透所有的三個(gè)層直達(dá)所述基板的第一激光刻痕103。在所述第一激光束穿過(guò)所述層進(jìn)行刻繪之后，進(jìn)行噴墨處理。圖IOC示出了絕緣流體如何借助于噴墨噴嘴(未示出)被施加到第一激光刻痕103內(nèi)。流體104被立即紫外固化或隨后被熱固化，以形成固體。在該噴墨處理之后進(jìn)行第二和第三激光刻痕。圖IOD示出了穿透所述頂部?jī)蓚€(gè)層但不穿透所述下電極層的第二激光刻痕105。其還示出了在遠(yuǎn)離第一刻痕103的一側(cè)上平行于第二刻痕105并在第二刻痕105旁邊制造的第三激光刻痕106。該激光刻痕106還能部分或者完全穿入所述活性層但是不能破壞所述下電極層。第二和第三激光刻痕105、106可以完全同時(shí)進(jìn)行或者相繼執(zhí)行。其制造的順序不是重要的。在制造了第二和第三激光刻繪105、106之后，通過(guò)最后的噴墨印制處理來(lái)完成所述電池單元互聯(lián)。圖IOE示出了最后的步驟，其中借助于噴墨噴嘴(未示出)將導(dǎo)電的或者包含導(dǎo)電顆粒的流 體107施加到第一刻痕103內(nèi)的絕緣材料上以及第二激光刻痕105內(nèi)。流體107隨后被熱固化以形成固體。流體107沒(méi)有延伸到第三刻痕106內(nèi)。導(dǎo)電材料107形成跨過(guò)絕緣材料104的橋以將左側(cè)的頂部電極層電連接到右側(cè)的底部電極層上以使相鄰的電池單元串聯(lián)連接。圖11示出了根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例的裝置的一部分的第四種形式。其示出了附接到所述加工頭的三束激光束和兩個(gè)噴墨噴嘴的第四布置，以制造單個(gè)電池單元互聯(lián)結(jié)構(gòu)。太陽(yáng)能面板111沿著其在方向Y的長(zhǎng)度具有多個(gè)電池單元。這意味著通過(guò)沿X方向相對(duì)于所述加工頭移動(dòng)所述面板來(lái)制造互聯(lián)。所述面板的包括相鄰的電池單元在其中連接的區(qū)的區(qū)域112在該圖的右側(cè)被放大示出，并且示出了所述移動(dòng)加工頭的一部分，和該移動(dòng)加工頭的與單個(gè)電池單元互聯(lián)結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)的有關(guān)激光束和噴墨噴嘴。第一、第二和第三激光束113、113'和113"分別制造穿過(guò)所有的三個(gè)層的第一刻痕114、穿過(guò)所述頂部的兩個(gè)層的第二刻痕114'、以及穿過(guò)所述頂部的層的第三刻痕114"。該圖示出了沿X方向移動(dòng)的所述加工頭和附接的激光束，使得在所述基板表面上，第一激光束113在第二激光束113'之前，第二激光束113'也在第三激光束113"之前。噴墨噴嘴115附接到所述加工頭上，并且位于平行于X方向并且穿過(guò)第一激光束113所在位置的直線(xiàn)上。該噴嘴115注入絕緣流體116的液體流以填充第一激光刻痕114。第二個(gè)較大的噴墨噴嘴117或多個(gè)較小的噴嘴也附接到所述加工頭上并處于X方向上，使得當(dāng)所述加工頭移過(guò)所述基板時(shí)，第二噴墨頭117跟隨第一噴墨頭115。該第二噴墨噴嘴117注入導(dǎo)電流體118的液體流。噴嘴117處在Y方向上，使得沉積在所述基板表面上的流體118形成跨過(guò)先前施加的絕緣流體116的導(dǎo)電橋。該橋從第一刻痕114左側(cè)的上電極表面延伸到第二刻痕114'的底部處的下電極表面。當(dāng)所述加工頭沿X方向移過(guò)所述基板時(shí)，用以形成并完成所述互聯(lián)結(jié)構(gòu)而執(zhí)行的五個(gè)處理的順序如下I)利用第一激光束113和第二激光束113'執(zhí)行第一激光刻痕114和第二激光刻痕 114'；2)利用由第一噴墨噴嘴115輸送的絕緣墨水116填充第一激光刻痕線(xiàn)114 ；3)利用由第二噴墨噴嘴117輸送的導(dǎo)電墨水118形成跨過(guò)第一激光刻痕線(xiàn)114到達(dá)第二激光刻痕線(xiàn)114'的導(dǎo)電橋；4)利用第三激光束113"執(zhí)行第三激光刻痕114"。作為使所述加工頭沿方向X移過(guò)靜止的基板表面(如所示)的替換，同樣的激光和噴墨處理序列可以通過(guò)保持所述加工頭靜止并沿與X方向相反的方向移動(dòng)所述面板來(lái)實(shí)現(xiàn)。圖12示出了由圖11中所示的裝置輸送到所述基板表面的激光和噴墨處理的時(shí)間序列。圖12A示出了基板121，在基板121上沉積了由下電極層、活性層和上電極層組成的層的堆疊122。這些層被按順序施加，而沒(méi)有任何中間的激光處理。圖12B示出了然后執(zhí)行的兩個(gè)激光處理。制造了穿透所有的三個(gè)層直達(dá)所述基板的第一激光刻痕123。第二激光刻痕124穿透所述頂部的兩個(gè)層但不穿透所述下電極層。可完全同時(shí)進(jìn)行或者可按順序執(zhí)行這兩個(gè)激光刻痕。其制造的順序不是重要的。在兩個(gè)激光處理都已經(jīng)完成之后，通過(guò)噴墨印制施加材料。圖12C示出了絕緣流體125如何借助于噴墨噴嘴(未示出)被施加到第一激光刻痕123內(nèi)。流體125被立即紫外固化或隨后被熱固化，以形成固體。圖12D示出了下一步驟，其中借助于噴墨噴嘴(未示出)將導(dǎo)電的或包含導(dǎo)電粒子的流體126施加到第一刻痕123內(nèi)的絕緣材料125上以及第二刻痕124內(nèi)。流體126隨后被熱固化以形成固體。導(dǎo)電材料126形成跨過(guò)絕緣材料125的橋以將左側(cè)的頂部電極層電連接到右側(cè)的底部電極層上，以使相鄰的電池單元串聯(lián)連接。圖12E示出了所述互聯(lián)處理中的最后的步驟，其中在遠(yuǎn)離所述第一刻痕的一側(cè)上平行于并且靠近所述第二刻痕來(lái)制造穿透所述上層的第三激光刻痕127。該刻痕還可部分或完全穿入所述活性層但不能破壞所述下電極層。在導(dǎo)電噴墨施加處理之后執(zhí)行該第三激光刻痕的益處在于能利用該激光刻繪去除跨過(guò)所述上電極的表面擴(kuò)散到所述第三刻痕的區(qū)域內(nèi)的任何導(dǎo)電墨水。圖13示出了如何將圖5中所示的單獨(dú)的互聯(lián)處理部件擴(kuò)展成可并行處理多個(gè)互聯(lián)結(jié)構(gòu)的器件。131是沿著其在方向Y上的長(zhǎng)度具有多個(gè)電池單元的太陽(yáng)能面板。132是面板131的包括幾個(gè)電池單元間的連接的區(qū)域。該區(qū)域132在該圖的右側(cè)被放大示出，并且示出了所述移動(dòng)加工頭的一部分，和該移動(dòng)加工頭的(在這種情況下)與五個(gè)電池單元互聯(lián)結(jié)構(gòu)133相對(duì)應(yīng)的有關(guān)激光束和噴墨噴嘴。134是沿直線(xiàn)放置五束平行的第一激光束135的器件。該器件可以繞垂直于紙面的軸旋轉(zhuǎn)以正確地沿Y方向設(shè)定所述光束的間隔。五束光束的橫列制造了穿過(guò)所述三個(gè)層的五個(gè)平行的第一切口。136是沿直線(xiàn)放置五個(gè)平行的第二激光束的器件，以制造穿過(guò)所述頂部?jī)蓚€(gè)層的五個(gè)平行的第二切口。該器件也可以繞垂直于紙面的軸旋轉(zhuǎn)以正確地設(shè)定所述光束的間隔。137是沿直線(xiàn)放置五個(gè)平行的第三激光束的器件，以制造穿過(guò)所述頂部層的五個(gè)平行的第三切口。該器件可以繞進(jìn)入紙面的軸旋轉(zhuǎn)以正確地設(shè)定所述光束的間隔。138是沿直線(xiàn)放置五個(gè)平行的第一噴墨噴嘴139的器件，以將五條平行的絕緣流體線(xiàn)施加到所述五個(gè)第一激光切口內(nèi)。該器件可繞垂直于紙面的軸旋轉(zhuǎn)以正確地設(shè)定所述噴嘴的間隔。1310是沿直線(xiàn)放置五個(gè)平行的第二噴墨噴嘴1311的器件，以將五條平行的絕緣流體線(xiàn)施加到所述五個(gè)第一切口內(nèi)的絕緣流體上以及所述五個(gè)第二激光切口內(nèi)。該器件可繞垂直于紙面的軸旋轉(zhuǎn)以正確地設(shè)定所述噴嘴的間隔。面板131和所述加工頭沿X方向相對(duì)于彼此移動(dòng)，使得所述基板的區(qū)域相繼遇見(jiàn)I)所述第一激光束的橫列；2)所述第一噴墨頭的橫列；、
3)所述第二激光束的橫列；4)所述第二噴墨頭的橫列；以及5)所述第三激光束的橫列。圖14示出了如何將圖7中所示的單獨(dú)的互聯(lián)處理部件擴(kuò)展成可并行處理多個(gè)互聯(lián)結(jié)構(gòu)的器件。141是沿著其在方向Y上的長(zhǎng)度具有多個(gè)電池單元的太陽(yáng)能面板。142是面板141的包括幾個(gè)電池單元間的連接的區(qū)域。該區(qū)域142在該圖的右側(cè)被放大示出，并且示出了所述移動(dòng)加工頭的一部分，和該移動(dòng)加工頭的(在這種情況下)與五個(gè)電池單元互聯(lián)結(jié)構(gòu)143相對(duì)應(yīng)的有關(guān)激光束和噴墨噴嘴。144是沿直線(xiàn)放置五束平行的第一激光束145的器件。該器件可以繞垂直于紙面的軸旋轉(zhuǎn)以正確地沿Y方向設(shè)定所述光束的間隔。五束光束的橫列制造了穿過(guò)所述三個(gè)層的五個(gè)平行的第一切口。146是沿直線(xiàn)放置五個(gè)平行的第二激光束的器件，以制造穿過(guò)所述頂部?jī)蓚€(gè)層的五個(gè)平行的第二切口。該器件可以 繞垂直于紙面的軸旋轉(zhuǎn)以正確地設(shè)定所述光束的間隔。147是沿直線(xiàn)放置五個(gè)平行的第三激光束的器件，以制造穿過(guò)所述頂部層的五個(gè)平行的第三切口。該器件可以繞垂直于紙面的軸旋轉(zhuǎn)以正確地設(shè)定所述光束的間隔。148是沿直線(xiàn)放置五個(gè)平行的第一噴墨噴嘴149的器件，以將五條平行的絕緣流體線(xiàn)施加到所述五個(gè)第一激光切口內(nèi)。該器件可繞垂直于紙面的軸旋轉(zhuǎn)以正確地設(shè)定所述噴嘴的間隔。1410是沿直線(xiàn)放置五個(gè)平行的第二噴墨噴嘴1411的器件，以將五條平行的絕緣流體線(xiàn)施加到所述五個(gè)第一切口內(nèi)的絕緣流體上以及所述五個(gè)第二激光切口內(nèi)。該器件可繞垂直于紙面的軸旋轉(zhuǎn)以正確地設(shè)定所述噴嘴的間隔。面板141和所述加工頭沿X方向相對(duì)于彼此移動(dòng)，使得所述基板的區(qū)域相繼遇見(jiàn)I)所述第一激光束的橫列；2)所述第二激光束的橫列；3)所述第三激光束的橫列；4)所述第一噴墨噴嘴的橫列；以及5)所述第二噴墨噴嘴的橫列。圖15示出了根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施例的裝置的一部分。其示出了附接到所述加工頭的三束激光束和相關(guān)聯(lián)的噴墨噴嘴的第五布置，以制造單個(gè)電池單元互聯(lián)結(jié)構(gòu)。在這種情況下，兩個(gè)第一噴墨頭和兩個(gè)第二噴墨頭被配置為允許沿單向運(yùn)行所述頭。太陽(yáng)能面板151沿著其在方向Y上的長(zhǎng)度具有多個(gè)電池單元。這意味著通過(guò)沿X方向相對(duì)于所述加工頭移動(dòng)所述面板來(lái)制造互聯(lián)。所述面板的包括相鄰的電池單元在其中連接的區(qū)的區(qū)域152在圖的右側(cè)被放大示出，并且示出了所述移動(dòng)加工頭的一部分，和該移動(dòng)加工頭的與單個(gè)電池單元互聯(lián)結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)的有關(guān)激光束和噴墨噴嘴。第一、第二和第三激光束153、153'和153"分別制造穿過(guò)所有的三個(gè)層的第一刻痕、穿過(guò)所述頂部的兩個(gè)層的第二刻痕、以及穿過(guò)所述頂部的層的第三刻痕。兩個(gè)第一噴墨噴嘴154、154'附接到所述加工頭上并且在平行于X方向并穿過(guò)第一激光束153所在位置的直線(xiàn)上處于所述第一激光束的各個(gè)側(cè)上。這些第一噴嘴注入絕緣流體的液體流以填充所述第一激光刻痕。兩個(gè)第二、較大的噴墨噴嘴或者多個(gè)較小的噴嘴155、155'也附接到所述加工頭上，并且在平行于X方向并穿過(guò)靠近第一激光束153的位置的直線(xiàn)上處于所述第一激光束的各個(gè)側(cè)上。這些第二噴墨噴嘴注入導(dǎo)電流體的液體流。噴嘴155、155'處在Y方向上，使得沉積在所述基板表面上的所述導(dǎo)電流體形成跨過(guò)先前施加的絕緣流體的導(dǎo)電橋，該橋從所述第一刻痕左側(cè)的上電極表面延伸到所述第二刻痕的底部處的下電極表面。當(dāng)所述加工頭沿兩個(gè)X方向中的任一個(gè)方向移過(guò)所述基板時(shí)，各個(gè)第一噴墨噴嘴中的一個(gè)或另一個(gè)噴墨噴嘴以及相對(duì)應(yīng)的第二噴墨噴嘴的一個(gè)或另一個(gè)噴墨噴嘴被啟用，使得用以形成并完成所述互聯(lián)結(jié)構(gòu)而執(zhí)行的五個(gè)處理的順序如下I)利用第一、第二和第三激光束執(zhí)行第一、第二和第三激光刻痕；2)根據(jù)所述頭行進(jìn)的方向利用由第一噴墨噴嘴154或154'輸送的絕緣墨水填充第一激光刻痕線(xiàn)；3)根據(jù)所述頭行進(jìn)的方向利用由第二噴墨噴嘴155或155'輸送的導(dǎo)電墨水形成跨過(guò)第一激光刻痕線(xiàn)到達(dá)第二激光刻痕線(xiàn)的導(dǎo)電橋。作為使所述加工頭沿方向X移過(guò)靜止的基板表面(如所示)的替換，同樣的激光和噴墨處理序列可以通過(guò)保持所述加工頭靜止并沿與X方向相反的方向移動(dòng)所述面板來(lái)實(shí)現(xiàn)。 圖16示出了如何將圖15中所示的分離的互聯(lián)處理部件擴(kuò)展成可并行同步地處理多個(gè)互聯(lián)結(jié)構(gòu)的器件。161是沿著其在方向Y上的長(zhǎng)度具有多個(gè)電池單元的太陽(yáng)能面板。162是面板161的包括幾個(gè)電池單元間的連接的區(qū)域。該區(qū)域162在該圖的右側(cè)被放大，并且示出了所述移動(dòng)加工頭的一部分，和該移動(dòng)加工頭的(在這種情況下)與五個(gè)電池單元互聯(lián)結(jié)構(gòu)163相對(duì)應(yīng)的有關(guān)激光束和噴墨噴嘴。164是沿直線(xiàn)放置五個(gè)平行的第一、第二和第三激光束165的器件。未不出單獨(dú)的光束。該器件可以繞垂直于紙面的軸旋轉(zhuǎn)以正確地沿Y方向設(shè)定所述光束的間隔。所述五個(gè)第一、第二和第三光束的集合的橫列制造了穿過(guò)所述三個(gè)層的五個(gè)平行的第一切口、穿過(guò)所述第二和第三層的五個(gè)平行的第二切口、和穿過(guò)所述頂部層的五個(gè)平行的第三切口。166和166'是各自沿直線(xiàn)放置五個(gè)平行的第一噴墨噴嘴的器件，以將五個(gè)平行的絕緣流體線(xiàn)施加到所述五個(gè)第一激光切口內(nèi)。所述器件可以繞垂直于紙面的軸旋轉(zhuǎn)以正確地設(shè)定所述噴嘴的間隔。根據(jù)所述加工頭沿X方向相對(duì)于所述基板表面行進(jìn)的方向來(lái)啟用第一噴墨噴嘴166的集合或者第一噴墨噴嘴166'的集合，使得所述絕緣墨水的施加跟隨所述第一激光切口。167和167'是各自沿直線(xiàn)放置五個(gè)平行的第二噴墨噴嘴的器件，以將五個(gè)平行的導(dǎo)電流體線(xiàn)施加到所述五個(gè)第一切口內(nèi)的絕緣流體上以及所述五個(gè)第二激光切口內(nèi)。該器件可繞垂直于紙面的軸旋轉(zhuǎn)以正確地設(shè)定所述噴嘴的間隔。根據(jù)所述加工頭沿X方向相對(duì)于所述基板表面的行進(jìn)方向來(lái)啟用第二噴墨噴嘴167的集合或第_■噴墨噴嘴167'的集合，使得所述導(dǎo)電墨水的施加跟隨所述絕緣墨水的施加，其中所述絕緣墨水的施加跟隨所述第一和第二激光切口。面板151和所述加工頭沿兩個(gè)X方向中的任意一個(gè)方向相對(duì)于彼此移動(dòng)，使得所述基板的區(qū)域相繼遇見(jiàn)I)所述第一、第二和第三激光束的橫列；2)第一噴墨噴嘴的橫列；以及3)第二噴墨噴嘴的橫列。借助圖17所示出的裝置將來(lái)自單個(gè)激光部件的光束分光以形成第一、第二和第三激光束的集合，以在所述基板上產(chǎn)生單個(gè)電池單元到電池單元的互聯(lián)結(jié)構(gòu)。與所述三束激光束相關(guān)聯(lián)的第一和第二噴墨頭在所述圖中未被不出。脈沖激光部件171發(fā)射光束172,光束172由鏡173轉(zhuǎn)向?yàn)榇┻^(guò)聚焦透鏡174以在基板175的表面上形成焦斑。位于所述光束中的衍射光學(xué)元件(DOE) 176，將所述光束分為三個(gè)成角度分開(kāi)的光束，這三個(gè)成角度分開(kāi)的光束中的每個(gè)光束都由透鏡174聚焦以在所述基板的表面上產(chǎn)生三個(gè)焦斑的直線(xiàn)177，所述三個(gè)焦斑對(duì)應(yīng)于與單個(gè)互聯(lián)結(jié)構(gòu)相關(guān)聯(lián)的第一、第二和第三激光束。透鏡174的焦距和激光束172的屬性限定了所述表面上的焦斑的大小。D0E176的設(shè)計(jì)限定了所述三束光束之間的角距，并因此與所述透鏡的焦距一道限定了所述基板表面上的光斑的間距。所述DOE還被設(shè)計(jì)來(lái)控制各個(gè)光斑內(nèi)的相對(duì)激光功率以便滿(mǎn)足針對(duì)所述第一、第二和第三激光切口處理的單獨(dú)的要求。所述DOE的旋轉(zhuǎn)允許在垂直于行進(jìn)方向的方向上調(diào)整所述焦斑的間隔。使用DOE將激光光束分為多個(gè)單獨(dú)的光束的用法是公知的。在實(shí)際中，0. 05mm至0. Imm的范圍內(nèi)的激光光斑尺寸是與二或三倍于所述光斑直徑的光斑間間隔(inter-spot spacings) 一起使用的。為了穿過(guò)所有的三個(gè)層到達(dá)所述基板表面進(jìn)行第一切口，第一激光束中所要求的激光功率通常顯著高于所述第二和第三光束中所需要的激光功率。例如，對(duì)于由鑰的下電極層、CIGS的活性層、和ZnO的上電極層組成的太陽(yáng)能面板以及以每秒200mm的速度在所述基板表面上移動(dòng)的產(chǎn)生0. Imm直徑的激光光斑的IR激光器，發(fā)現(xiàn)所述第一光束中在5W到IOW的范圍內(nèi)的激光功率制造了滿(mǎn)意的第一切口，而所述第二和第三激光中僅僅需要幾W的功率用于所述第二和第三切口。圖18A和18B示出了裝置的另一實(shí)例，借助該裝置將來(lái)自單個(gè)激光部件的光束分·光以形成第一、第二和第三激光束的集合，以在所述基板上產(chǎn)生單個(gè)電池單元到電池單元的互聯(lián)結(jié)構(gòu)。圖18A示出了落在特定的截頂?shù)耐干潆p棱鏡182上的圓形激光束181的平面圖。該器件中心的區(qū)域183是分隔兩個(gè)棱鏡區(qū)域184、184'的平坦區(qū)域。所述雙棱鏡的中心自所述光束的中心偏移。圖18B示出了激光束181穿過(guò)特定的截頂?shù)耐干潆p棱鏡182并分成三個(gè)單獨(dú)的成角度分開(kāi)的光束185、186和187的側(cè)視圖。激光束181入射到器件183的平坦部分上的部分無(wú)偏向地穿過(guò)所述器件以形成光束185。所述激光束穿過(guò)所述器件的兩個(gè)棱鏡部分184、184'的部分被分別偏向以形成光束186和187。由于所述雙棱鏡自所述激光束的中心偏移，光束187中比光束186中輸送更多的激光功率。通過(guò)調(diào)整雙棱鏡183的截頂?shù)膮^(qū)域的寬度和所述雙棱鏡的中心自所述光束的中心的偏移，各個(gè)光束中的功率可被設(shè)定為需要的水平。用各種類(lèi)型的雙棱鏡將光束分光為兩個(gè)或更多個(gè)成角度分開(kāi)的光束的用法是公知的。借助圖19所示的裝置使用圖18中所示的棱鏡器件將來(lái)自單個(gè)激光部件的光束分光以形成第一、第二和第三激光束的集合以便在所述基板上產(chǎn)生單個(gè)電池單元到電池單元的互聯(lián)結(jié)構(gòu)。與所述三束激光束相關(guān)聯(lián)的第一和第二噴墨頭在該圖中未被示出。脈沖激光部件191發(fā)射光束192，光束192由鏡193轉(zhuǎn)向穿過(guò)聚焦透鏡194以在基板195的表面上形成焦斑。位于所述光束中的截頂?shù)碾p棱鏡器件196，將所述光束分為三個(gè)成角度分開(kāi)的光束，這三個(gè)成角度分開(kāi)的光束中的每個(gè)光束都由透鏡194聚焦以在所述基板表面上產(chǎn)生三個(gè)焦斑的直線(xiàn)197，所述三個(gè)焦斑對(duì)應(yīng)于與單個(gè)互聯(lián)結(jié)構(gòu)相關(guān)聯(lián)的第一、第二和第三激光束。透鏡194的焦距和激光束192的屬性限定了在所述表面上的焦斑的大小。截頂?shù)碾p棱鏡器件196的設(shè)計(jì)限定了所述三束光束之間的角距，并因此也與所述透鏡的焦距一道限定了所述基板表面上的光斑的間距。所述雙棱鏡還能設(shè)計(jì)來(lái)控制各個(gè)光斑內(nèi)的相對(duì)激光功率以便滿(mǎn)足針對(duì)所述第一、第二和第三激光切口處理的單獨(dú)的要求。所述雙棱鏡繞穿過(guò)其中心并垂直于其表面的軸的旋轉(zhuǎn)允許在垂直于基板行進(jìn)方向的方向上調(diào)整所述焦斑的間隔。借助圖20所示的裝置將來(lái)自第一激光部件的光束分光以形成第一、第二和第三激光束中的兩個(gè)光束，這兩個(gè)光束隨后與來(lái)自第二激光器的光束結(jié)合以總共形成三束光束，以在所述基板上產(chǎn)生單個(gè)電池單元到電池單元的互聯(lián)結(jié)構(gòu)。與所述三束激光束相關(guān)聯(lián)的第一和第二噴墨頭在該圖中未被示出。脈沖激光部件201發(fā)射光束202，光束202由光束組合鏡203轉(zhuǎn)向穿過(guò)聚焦透鏡204以在基板205的表面上形成焦斑。位于光束202中的可為DOE或者雙棱鏡的光學(xué)元件206將所述光束分為兩個(gè)成角度分開(kāi)的光束，這兩個(gè)成角度分開(kāi)的光束中的每個(gè)光束都由透鏡204聚焦以在所述基板表面上產(chǎn)生兩個(gè)焦斑207、207/，焦斑207、207'對(duì)應(yīng)于與單個(gè)互聯(lián)結(jié)構(gòu)相關(guān)聯(lián)的第一、第二和第三激光束中的任意兩個(gè)激光束。透鏡204的焦距和激光束202的屬性限定了所述表面上的焦斑的大小。DOE或雙棱鏡206的設(shè)計(jì)限定了所述兩束光束之間的角距，并因此與所述透鏡的焦距一道限定了所述基板表面上的光斑的間距。所述DOE或雙棱鏡繞穿過(guò)其中心并垂直于其表面的軸的旋轉(zhuǎn)允許在垂直于基板行進(jìn)方向的方向上調(diào)整所述焦斑的間隔。第二激光部件208發(fā)射光束209，光束209由鏡2010轉(zhuǎn)向以穿過(guò)光束組合鏡203并穿過(guò)聚焦透鏡204以在基板205的表面上形成焦斑2011。鏡2010的調(diào)整允許由所述第 二激光產(chǎn)生的焦斑2011相對(duì)于由第一激光束207、207'產(chǎn)生的兩個(gè)光斑位于所述基板表面上任何期望的位置處。第二激光部件208可具有與第一激光部件201相同或不同的運(yùn)行波長(zhǎng)。如果所述第一和第二激光器的波長(zhǎng)相同，則光束組合鏡203是偏振靈敏的，使得光束組合鏡203透射以所謂的P-偏振(p-polarization)入射的光束并且反射具有所謂的S-偏振的激光束。在該圖中所不的情況下，在光束組合鏡203處,第一激光器201因此應(yīng)為S-偏振并且第二激光器208應(yīng)為P-偏振。使用相同波長(zhǎng)的兩個(gè)激光器允許一個(gè)激光刻痕在與另外兩個(gè)激光刻痕不同的重復(fù)頻率和脈沖長(zhǎng)度下運(yùn)行。如果所述第一和第二激光器的波長(zhǎng)是不同的，則光束組合鏡203是波長(zhǎng)靈敏的，使得其反射來(lái)自第一激光器201的光束并且透射來(lái)自第二激光器208的光束。當(dāng)使用普通的聚焦透鏡用于將來(lái)自?xún)蓚€(gè)激光器的光束聚焦到所述基板上時(shí)，通常需要位于一個(gè)或兩個(gè)光束中的光束發(fā)散補(bǔ)償光學(xué)器件2012。這一點(diǎn)在所述光束具有不同的波長(zhǎng)時(shí)特別重要，而且在所述波長(zhǎng)相同時(shí)也是可取的。使用不同波長(zhǎng)的兩個(gè)激光器允許進(jìn)行一個(gè)激光刻痕操作時(shí)的波長(zhǎng)在與進(jìn)行另兩個(gè)激光刻痕操作時(shí)的波長(zhǎng)不同。就在所述上兩個(gè)層中制造切口而不破壞所述第一層而言，這種布置經(jīng)常是有利的。用于制造所述各種激光切口的優(yōu)選的激光波長(zhǎng)是在紅外線(xiàn)、可見(jiàn)光和紫外線(xiàn)的范圍內(nèi)。具體的實(shí)例是1064nm、532nm或355nm。使用偏振類(lèi)型的或波長(zhǎng)靈敏(所謂的二色性)類(lèi)型的光束組合鏡的用法是公知的。圖21示出了適用于在薄膜太陽(yáng)能面板上執(zhí)行所述電池單元互聯(lián)處理的裝置。太陽(yáng)能面板211安裝在卡盤(pán)(chuck plate) 212上，卡盤(pán)212安裝在由伺服馬達(dá)214、214'驅(qū)動(dòng)的平移臺(tái)213和213'上，使得所述面板能夠沿平行于所述面板的邊的兩個(gè)正交的方向X和Y移動(dòng)。鏡216、216'將來(lái)自激光部件215的光束轉(zhuǎn)向至安裝在所述面板上方的加工頭217。所述加工頭中將所述光束分光為第一、第二和第三激光束的光學(xué)器件以及所述加工頭上相關(guān)的第一和第二噴墨頭的細(xì)節(jié)在圖中未被示出。在運(yùn)行中，所述加工頭是靜止的并且使所述面板沿Y方向進(jìn)行一系列線(xiàn)性運(yùn)動(dòng)，其中跨過(guò)所述基板的每次行程都跟隨著沿X方向的一個(gè)步進(jìn)。所述加工頭在每次行程中可處理單個(gè)電池單元互聯(lián)，或者在優(yōu)選的情況下在每次行程中可處理多個(gè)互聯(lián)。所述圖示出了靜止的加工頭以及沿兩個(gè)軸運(yùn)動(dòng)的所述基板，但是其他布置在實(shí)際中也是可能的。優(yōu)選的布置使所述基板沿一個(gè)軸移動(dòng)而使所述加エ頭沿另ー個(gè)軸移動(dòng)。所述加工頭沿兩個(gè)正交的軸在靜止的基板上方移動(dòng)的布置也是可能的。圖22示出了適用于控制在圖21中示出的設(shè)備的裝置?？刂撇考?21產(chǎn)生控制激光器222、工作臺(tái)伺服馬達(dá)223、223'和噴墨印制頭的控制器224、相關(guān)聯(lián)的噴墨輸送系統(tǒng)225、以及安裝在加工頭226中的噴墨印制頭的信號(hào)。在上述實(shí)施例中，所述第一、第二和第三切ロ都是使用激光束切穿有關(guān)的層來(lái)形成的。同時(shí)，在許多情況下，這是優(yōu)選的形成所述切ロ的方法，所述處理頭上的一個(gè)或更多個(gè)所述切ロ部件可包括其他形式的切ロ用具。形成穿過(guò)ー個(gè)或更多個(gè)層的切ロ的另一方式是通過(guò)使用例如由Lehmann PrazisionstechnikGmbH制造的精度部件所攜帯的機(jī)械劃線(xiàn)器，比如細(xì)金屬絲或多個(gè)平行的刻針。由此，在上述實(shí)施例中的一個(gè)或更多個(gè)所述激光器可由機(jī)械劃線(xiàn)器替代。在許多情況下，所述第一切ロ將使用激光器形成，而所述第二和第三切ロ可由激光器或由機(jī)械劃線(xiàn)器形成。然而，所有的切ロ均可由激光器形成(如上述)，或者所有的切ロ可由機(jī)械劃線(xiàn)器或激光器和機(jī)械劃線(xiàn)器的任意組合來(lái)形成。權(quán)利要求
1.一種用于將薄膜器件分割成分離的電池單元的方法，所述薄膜器件具有作為下電極層的第一層、作為活性層的第二層、和作為上電極層的第三層，所有所述層在所述器件上是連續(xù)的，所述分離的電池單元被串聯(lián)電互聯(lián)，所述電池單元的分割和相鄰的電池單元之間的電連接都是加工頭在跨過(guò)所述器件的單次行程中執(zhí)行的，所述加工頭在所述單次行程中進(jìn)行如下的步驟 a)制造穿過(guò)所述第一、第二和第三層的第一切口； b)制造穿過(guò)所述第二和第三層的第二切口，所述第二切口臨近所述第一切口； c)制造穿過(guò)所述第三層的第三切口，所述第三切口臨近所述第二切口并且在所述第二切口的與所述第一切口相對(duì)的一側(cè)上； d)使用第一噴墨印制頭將不導(dǎo)電材料沉積到所述第一切口內(nèi)；以及 e)使用第二噴墨印制頭來(lái)施加導(dǎo)電材料以在所述第一切口中的所述不導(dǎo)電材料上搭橋，并且完全或者部分填充所述第二切口，使得在所述第一層和所述第三層之間制造電連接， 其中，步驟a)先于步驟d)、步驟d)先于步驟e)、并且步驟b)先于步驟e)，除此以外的步驟可在所述加工頭跨過(guò)所述器件的單次行程中以任何順序執(zhí)行。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中在所述單次行程中執(zhí)行所述步驟的順序是由所述第一和第二噴墨印制頭在所述加工頭上的相對(duì)位置以及所述加工頭上用于形成所述第一、第二和第三切口的構(gòu)件來(lái)確定的。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的方法，其中所述第一、第二和第三切口中的一個(gè)或更多個(gè)是使用一個(gè)或更多個(gè)激光光束來(lái)形成的。
4.根據(jù)權(quán)利要求I、2或3所述的方法，其中所述第一、第二和第三切口中的一個(gè)或更多個(gè)是使用一個(gè)或更多個(gè)機(jī)械劃線(xiàn)器來(lái)形成的。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述加工頭能夠在單次行程中沿單向或雙向跨過(guò)所述薄膜器件來(lái)執(zhí)行所述所有步驟。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中執(zhí)行了一個(gè)或更多個(gè)固化步驟，以固化沉積到相應(yīng)的切口后的所述不導(dǎo)電材料和/或所述導(dǎo)電材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述固化步驟中的一個(gè)或更多個(gè)步驟是在所述單次行程期間、在沉積所述不導(dǎo)電材料和/或所述導(dǎo)電材料之后執(zhí)行的。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的方法，其中所述固化步驟中的一個(gè)或更多個(gè)步驟是在單獨(dú)的裝置中、在所述單次行程之后執(zhí)行的。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述薄膜器件為下列中的一種太陽(yáng)能面板、照明面板、和電池。
10.一種用于將薄膜器件分割成分離的電池單元的裝置，所述薄膜器件具有作為下電極層的第一層、作為活性層的第二層、和作為上電極層的第三層，所有所述層在所述器件上是連續(xù)的，所述分離的電池單元被串聯(lián)電互聯(lián)，所述裝置包括加工頭，在所述加工頭上提供有 a)一個(gè)或更多個(gè)切割器部件，所述一個(gè)或更多個(gè)切割器部件用于制造穿過(guò)所述第一、第二和第三層的第一切口、臨近所述第一切口并穿過(guò)所述第二和第三層的第二切口、以及穿過(guò)所述第三層的第三切口，所述第三切口臨近所述第二切口并在所述第二切口的與所述第一切口相對(duì)的一側(cè)上； b)第一噴墨印制頭，所述第一噴墨印制頭用于將不導(dǎo)電材料沉積到所述第一切口內(nèi)；以及 c)第二噴墨印制頭，所述第二噴墨印制頭用于施加導(dǎo)電材料以在所述第一切口中的所述不導(dǎo)電材料上搭橋并且完全或部分填充所述第二切口，使得在所述第一層和所述第三層之間制造電連接，所述裝置還包括 d)驅(qū)動(dòng)用具，所述驅(qū)動(dòng)用具用于使所述加工頭相對(duì)于所述器件移動(dòng)；以及 e)控制用具，所述控制用具用于控制所述加工頭相對(duì)于所述器件的移動(dòng)并且驅(qū)動(dòng)所述一個(gè)或更多個(gè)切割器部件和所述第一和第二噴墨印制頭，使得將所述器件分割成分離的電池單元和在相鄰的電池單元之間形成電連接的操作都能夠在所述加工頭跨過(guò)所述器件的單次行程中執(zhí)行。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其中所述一個(gè)或更多個(gè)切割器部件包括用于形成所述第一、第二和第三切口的單個(gè)脈沖激光器。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其中所述一個(gè)或更多個(gè)切割器部件包括用于形成所述第一、第二和/或第三切口的兩種或更多種類(lèi)型的脈沖激光器。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的裝置，所述裝置包括用于將第一、第二和第三激光光束傳遞到所述器件上的聚焦透鏡，所述光束間具有角度偏向，使得在所述透鏡的由所述第一、第二和第三激光光束形成的焦點(diǎn)處的焦斑在所述器件的表面上具有用來(lái)形成所述第一、第二和第三切口所要求的空間間隔。
14.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的裝置，所述裝置包括衍射光學(xué)元件，所述衍射光學(xué)元件用于將來(lái)自脈沖激光器的激光光束分光，以形成用來(lái)形成所述第一、第二和第三切口的第一、第二和第三激光光束。
15.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的裝置，所述裝置包括棱鏡光學(xué)元件，所述棱鏡光學(xué)元件用于將來(lái)自脈沖激光器的激光光束分光，以形成用來(lái)形成所述第一、第二和第三切口的第一、第二和第三激光光束。
16.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的裝置，所述裝置包括衍射光學(xué)元件和第二脈沖激光器，所述衍射光學(xué)元件用于將來(lái)自第一脈沖激光器的激光光束分光，以形成所述第一、第二和第三激光光束中的任意兩個(gè)激光光束，所述第二脈沖激光器用于提供所剩下的激光光束，該剩下的激光光束的布置使得來(lái)自所述第一和第二脈沖激光器的光束結(jié)合以在所述器件的表面上形成用于形成所述第一、第二和第三切口的三個(gè)空間上分離的激光光斑。
17.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的裝置，所述裝置包括雙棱鏡類(lèi)型的棱鏡光學(xué)元件和第二脈沖激光器，所述棱鏡光學(xué)元件用于將來(lái)自第一脈沖激光器的激光光束分光，以形成所述第一、第二和第三激光光束中的任意兩個(gè)激光光束，所述第二脈沖激光器用于提供所剩下的激光光束，該剩下的激光光束的布置使得來(lái)自所述第一和第二脈沖激光器的光束結(jié)合以在所述器件的表面上形成用于形成所述第一、第二和第三切口的三個(gè)空間上分離的激光光斑。
18.根據(jù)權(quán)利要求10至17中任一項(xiàng)所述的裝置，其中所述驅(qū)動(dòng)用具包括用于將所述加工頭沿兩個(gè)正交的方向相對(duì)于所述器件移動(dòng)的雙軸伺服馬達(dá)。
19.根據(jù)權(quán)利要求10至18中任一項(xiàng)所述的裝置，其中所述控制系統(tǒng)布置為使得所述器件和所述加工頭在跨過(guò)所述器件的連續(xù)的路徑上沿平行于所述第一和第二切口的長(zhǎng)度的第一方向相對(duì)于彼此移動(dòng)，并且在所述路徑的終點(diǎn)處沿垂直于所述第一方向的方向行進(jìn)等 于要在所述器件中形成的所述電池單元的寬度的預(yù)定距離。
全文摘要
一種用于將薄膜器件分割成分離的電池單元的方法，薄膜器件具有作為下電極層的第一層、作為活性層的第二層、和作為上電極層的第三層，各個(gè)層在器件上是連續(xù)的，分離的電池單元被串聯(lián)電互聯(lián)。電池單元的分割和相鄰的電池單元之間的電連接是加工頭在跨過(guò)器件的單次行程中執(zhí)行的，加工頭在單次行程中進(jìn)行如下的步驟a)制造穿過(guò)第一、第二和第三層的第一切口；b)制造穿過(guò)第二和第三層的第二切口，第二切口臨近第一切口；c)制造穿過(guò)第三層的第三切口，第三切口臨近第二切口并且在第二切口的與第一切口相對(duì)的一側(cè)上；d)使用第一噴墨印制頭將不導(dǎo)電材料沉積到第一切口內(nèi)；e)使用第二噴墨印制頭來(lái)施加導(dǎo)電材料以在第一切口中的不導(dǎo)電材料上搭橋，并且完全或者部分填充第二切口，使得在第一層和第三層之間形成電連接，其中，步驟a)先于步驟d)、步驟d)先于步驟e)、并且步驟b)先于步驟e)，除此以外的步驟可在加工頭跨過(guò)器件的單次行程中以任何順序執(zhí)行。薄膜器件可為太陽(yáng)能面板、照明面板或電池。
文檔編號(hào)H01L27/142GK102668131SQ201080059243
公開(kāi)日2012年9月12日 申請(qǐng)日期2010年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月22日
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