噴嘴組件和制造太陽能電池的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種噴嘴組件和制造太陽能電池的方法，該噴嘴組件包括基部、連接至基部的劃片器，以及與基部相連接從而被設(shè)置成與劃片器的尖端相隔預(yù)先確定的距離的噴嘴。該方法總體上包括：設(shè)置子結(jié)構(gòu)，該子結(jié)構(gòu)包括接近基部的緩沖層和吸收層。使用劃片器尖端穿過緩沖層和吸收層劃出P2線。當(dāng)穿過緩沖層和吸收層劃出P2線時(shí)，使用噴嘴在預(yù)定壓力下將納米顆粒溶液噴灑在緩沖層的至少一部分上，從而防止透明導(dǎo)電氧化物（TCO）層在緩沖層的噴灑有納米顆粒溶液的部分上方形成。
【專利說明】噴嘴組件和制造太陽能電池的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及了可以用于制造太陽能電池的沉積系統(tǒng)，更具體地涉及了可以結(jié)合沉 積系統(tǒng)使用以易于在太陽能電池的另一個(gè)層上方選擇性地形成透明導(dǎo)電氧化物（TC0)層的 噴嘴組件。

【背景技術(shù)】
[0002] 光電池或太陽能電池是從陽光直接產(chǎn)生電流的光電部件。由于對清潔能源的需求 增長，近些年來太陽能電池的制造引人注目地發(fā)展并且持續(xù)地發(fā)展。存在和持續(xù)研發(fā)出各 種類型的太陽能電池和太陽能電池子結(jié)構(gòu)。例如，太陽能電池包括襯底、襯底上的背面接觸 層、背面接觸層上的吸收層、吸收層上的緩沖層和緩沖層上的正面接觸層。在一些類型的太 陽能電池中，正面接觸層可以包括形成允許光透射到達(dá)下面其他層的窗戶的透明導(dǎo)電氧化 物（TC0)材料層。
[0003] 在形成多個(gè)層的過程中，太陽能電池經(jīng)歷至少一次劃片工藝以將大的太陽能組件 分成襯底上的較小系列的互連結(jié)構(gòu)陣列?；ミB結(jié)構(gòu)可以包括，例如稱為P1、P2和P3的三條 劃線，它們分別在P1劃片工藝、P2劃片工藝和P3劃片工藝中劃成。P1劃線延伸穿過背面 接觸層并且填充有吸收層材料。P2劃線延伸穿過緩沖層和吸收層并且填充有正面接觸層材 料。P3劃線延伸穿過正面接觸層、緩沖層和吸收層中的每一層。
[0004] 每個(gè)劃片工藝均使用了基于激光的或機(jī)械的劃片技術(shù)。例如，激光劃片器可以用 于通過劃出P1來分割背面接觸層。劃片器使用1064納米（nm)的波長和納秒的脈沖。然 而，這種激光劃片器對于劃出P2和P3劃線而言可能是無效的。因此，使用力受控的刻刀 (stylus)的機(jī)械劃片技術(shù)可用于劃出P2線和P3線。盡管機(jī)械劃片技術(shù)可以用于劃出P2 線，但該技術(shù)可能導(dǎo)致正面接觸層分層和/或剝落。此外，由于對于P3劃片工藝劃片器需 要穿過所有層進(jìn)行劃片，所以P3劃片器可能會(huì)破損或隨著時(shí)間而磨損。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)中所存在的問題，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種制造太 陽能電池的方法，所述方法包括：設(shè)置子結(jié)構(gòu)，所述子結(jié)構(gòu)包括接近劃片器尖端的緩沖層和 吸收層；使用所述劃片器尖端穿過所述子結(jié)構(gòu)的所述緩沖層和所述吸收層劃出P2劃線；以 及當(dāng)穿過所述緩沖層和吸收層劃出所述P2劃線時(shí)，將納米顆粒溶液沉積在所述緩沖層的 接近所述P2劃線的至少一部分上，從而防止透明導(dǎo)電氧化物（TC0)層形成在所述緩沖層的 所述至少一部分上方。
[0006] 在所述方法中，沉積所述納米顆粒溶液包括：將二氧化硅納米顆粒溶液噴灑到所 述緩沖層的所述至少一部分上。
[0007] 在所述方法中，還包括：從包括所述劃片器的裝置的基部向外延伸噴嘴，使得所述 噴嘴的中心線與所述基部的表面成非垂直角。
[0008] 在所述方法中，還包括：從包括所述劃片器的裝置的基部向外延伸噴嘴，使得所述 噴嘴的中心線與所述基部的表面成垂直角。
[0009] 在所述方法中，還包括：將噴嘴相對于包括所述劃片器的裝置的基部移動(dòng)，從而改 變所述噴嘴和所述劃片器尖端之間的預(yù)定距離。
[0010] 在所述方法中，沉積所述納米顆粒溶液包括：將納米顆粒溶液噴灑在所述緩沖層 的表面上的預(yù)定區(qū)域上。
[0011] 在所述方法中，還包括：改變用于執(zhí)行噴灑的噴嘴的壓力，從而改變所述表面上的 噴灑有所述納米顆粒溶液的所述預(yù)定區(qū)域。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種噴嘴組件，包括：基部，被配置成接近子結(jié)構(gòu) 定位；劃片器，連接至所述基部，所述劃片器包括尖端，所述尖端被配置成穿過所述子結(jié)構(gòu) 的緩沖層和吸收層劃出P2劃線；以及噴嘴，連接至所述基部，從而將所述噴嘴設(shè)置為接近 所述劃片器的尖端，所述噴嘴被配置成當(dāng)穿過所述緩沖層和吸收層劃出P2線時(shí)將納米顆 粒溶液噴灑在所述緩沖層的至少一部分上，從而防止透明導(dǎo)電氧化物（TC0)層形成在所述 緩沖層的所述至少一部分上方。
[0013] 在所述噴嘴組件中，所述噴嘴被配置成將二氧化硅納米顆粒溶液噴灑在所述緩沖 層的所述至少一部分上。
[0014] 在所述噴嘴組件中，所述噴嘴被配置成相對于所述基部移動(dòng)，使得所述噴嘴的中 心線與所述基部的表面成非垂直角。
[0015] 在所述噴嘴組件中，所述噴嘴被配置成相對于所述基部移動(dòng)，使得所述噴嘴的中 心線與所述基部的表面成垂直角。
[0016] 在所述噴嘴組件中，所述噴嘴還被配置成相對于所述基部移動(dòng)，從而改變所述噴 嘴和所述劃片器的尖端之間的距離。
[0017] 在所述噴嘴組件中，所述噴嘴被配置成將所述納米顆粒溶液噴灑在所述緩沖層的 表面的預(yù)定區(qū)域上。
[0018] 在所述噴嘴組件中，所述噴嘴被進(jìn)一步配置成改變所述噴嘴的壓力，從而改變所 述表面上的噴灑有所述納米顆粒溶液的所述預(yù)定區(qū)域。
[0019] 在所述噴嘴組件中，還包括：連接至所述噴嘴的液體處理源，所述液體處理源將所 述納米顆粒溶液輸送至所述噴嘴。
[0020] 根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種沉積系統(tǒng)，包括：輸送機(jī)，被配置成在所述沉 積系統(tǒng)內(nèi)移動(dòng)子結(jié)構(gòu)；以及噴嘴組件，連接至所述輸送機(jī)，所述噴嘴組件包括：基部，被配 置成接近子結(jié)構(gòu)定位；劃片器，連接至所述基部，所述劃片器包括被配置成穿過所述子結(jié)構(gòu) 的緩沖層和吸收層劃出P2劃線的尖端；和噴嘴，連接至所述基部，從而將所述噴嘴設(shè)置成 與所述劃片器的尖端相隔預(yù)定距離，所述噴嘴被配置成當(dāng)穿過所述緩沖層和吸收層劃出所 述P2劃線時(shí)在預(yù)定壓力下將納米顆粒溶液噴灑在所述緩沖層的至少一部分上，從而防止 透明導(dǎo)電氧化物（TC0)層形成在所述緩沖層的所述至少一部分上方。
[0021] 在所述沉積系統(tǒng)中，所述噴嘴被配置成將二氧化硅納米顆粒溶液噴灑在所述緩沖 層的所述至少一部分上。
[0022] 在所述沉積系統(tǒng)中，所述噴嘴被配置成相對于所述基部移動(dòng)，使得所述噴嘴的中 心線與所述基部的表面成非垂直角。
[0023] 在所述沉積系統(tǒng)中，所述噴嘴被進(jìn)一步配置成相對于所述基部移動(dòng)，從而改變所 述噴嘴和所述劃片器的尖端之間的預(yù)定距離。
[0024] 在所述沉積系統(tǒng)中，所述噴嘴被配置成將所述納米顆粒溶液噴灑在所述緩沖層的 表面的預(yù)定區(qū)域上，并且所述噴嘴被進(jìn)一步配置成改變其噴嘴壓力，從而改變所述表面上 的噴灑有所述納米顆粒溶液的所述預(yù)定區(qū)域。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025] 圖1是示例性太陽能電池的截面圖；
[0026] 圖2是用來制造圖1中所示的太陽能電池的示例性沉積系統(tǒng)的框圖；
[0027] 圖3A至圖3C是與圖2中所示的沉積系統(tǒng)結(jié)合使用并且取自于區(qū)域3的示例性噴 嘴組件的實(shí)施例；
[0028] 圖4是形成圖1中所示的太陽能電池的示例性方法的流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0029] 在本說明中，相對關(guān)系術(shù)語，諸如，"下面的"、"上面的"、"水平的"、"垂直的"、"在… 上面"、"在…下面"、"向上的"、"向下的"、"頂部"和"底部"以及其派生詞(例如，"水平地"、 "向下地"、"向上地"等）與隨后所描述的或在論述過程中視圖所示出的方向相關(guān)。這些相 對關(guān)系術(shù)語旨在更容易地描述，并不要求部件按此特定的方向裝配或操作。除非另有明確 說明，否則這些涉及了連接、耦合等的術(shù)語(諸如"連接的"和"互連的"）涉及的是彼此直接 固定或連接或通過中間結(jié)構(gòu)間接地固定或連接的結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系，以及兩者可移動(dòng)或不可 移動(dòng)的連接或關(guān)系。
[0030] 對于示例性實(shí)施例的描述旨在結(jié)合附圖進(jìn)行閱讀，附圖被認(rèn)為是整個(gè)書面描述的 一部分。附圖沒有按照比例繪制。除非在文中另外明確地指出，否則各個(gè)附圖中類似的參 考標(biāo)號指代的是類似的部件。
[0031] 本發(fā)明所述的示例性的組件和方法克服了其他用于制造太陽能電池的技術(shù)的至 少一些缺點(diǎn)。例如，本發(fā)明所述的一些實(shí)施例提供了易于將大型太陽能組件分成襯底上的 較小系列的互連結(jié)構(gòu)的陣列而不必執(zhí)行P3劃片工藝的噴嘴組件。噴嘴組件包括連接至劃 片器的尖端并且設(shè)置在其附近的噴嘴，該劃片器的尖端被配置成用于P2劃片工藝。這樣， 在P2劃片工藝過程中，當(dāng)劃片器尖端穿過子結(jié)構(gòu)的緩沖層和吸收層而劃出P2線時(shí)，噴嘴 在預(yù)定壓力下將納米顆粒溶液噴灑到緩沖層的至少一部分上。隨后，當(dāng)將透明導(dǎo)電氧化物 (TC0)材料沉積在緩沖層上時(shí)，阻止了在緩沖層的噴灑有納米顆粒溶液的部分上形成TC0 層。這樣，在不必經(jīng)歷P3劃片工藝的條件下分割TC0層，由此可以將P3劃片工藝從太陽能 電池制造工藝中去除。
[0032] 圖1示出了太陽能電池100的截面圖。太陽能電池100包括襯底110、形成在襯 底110上的背面接觸層120、形成在背面接觸層120上的吸收層130,形成在吸收層130上 的緩沖層140,以及在緩沖層140之上的正面接觸層或透明導(dǎo)電氧化物（TC0)層150。
[0033] 襯底110包括任意適合的襯底材料，諸如，玻璃。在一些實(shí)施例中，襯底110可以 包括玻璃襯底，諸如，鈉鈣玻璃或柔性金屬薄膜或聚合物(例如，聚酰亞胺、聚對苯二甲酸乙 二醇酯（PET)、聚乙烯奈（PEN))。其他實(shí)施例還包括其他襯底材料。背面接觸層120包括任 意適合的背面接觸材料，諸如，金屬。在一些實(shí)施例中，背面接觸層120可以包括鑰（Mo)、鉬 (Pt)、金（Au)、銀（Ag)、鎳（Ni)或銅（Cu)。其他實(shí)施例還包括其他背面接觸材料。
[0034] 在一些實(shí)施例中，吸收層130包括任意適合的吸收材料，諸如，p型半導(dǎo)體。在一些 實(shí)施例中，吸收層130可以包括黃銅礦基材料，包括Cu (In，Ga) Se2 (CIGS)、碲化鎘（CdTe)、 CuInSe2 (CIS)、CuGaSe2 (CGS)、Cu (In, Ga) Se2 (CIGS)、Cu (In, Ga) (Se，S) 2 (CIGSS)、CdTe 或非 晶娃。其他實(shí)施例還包括其他吸收材料。
[0035] 緩沖層140包括任意適合的緩沖材料，諸如，η型半導(dǎo)體。在一些實(shí)施例中，緩沖 層140可以包括硫化鎘（CdS)、硫化鋅（ZnS)、硒化鋅（ZnSe)、硫化銦（III) (In2S3)、硒化銦 (In2Se3)或Z ni_xMgx0 (例如，ZnO)。其他實(shí)施例還包括其他緩沖材料。
[0036] 在一些實(shí)施例中，正面接觸層150包括退火后的TC0層。退火后的TC0層所用的 TC0材料可以包括任意適合的正面接觸材料，諸如，金屬氧化物和金屬氧化物前體。在一些 實(shí)施例中，TC0材料可以包括氧化鋅（ZnO)、氧化鎘（CdO)、氧化銦（Ιη 203)、二氧化錫（Sn02)、 五氧化二鉭（Ta20 5)、氧化銦鎵（Galn03)、（CdSb203)或氧化銦（ΙΤ0)。TC0材料還可以摻雜有 適合的摻雜物。在一些實(shí)施例中，ZnO可以摻雜有鋁（A1)、鎵（Ga)、硼（B)、銦（In)、釔（Y)、 鈧（Sc)、氟（F)、釩（V)、硅（Si)、鍺（Ge)、鈦（Ti)、鋯（Zr)、鉿（Hf)、鎂（Mg)、砷（As)或氫（H) 中的任意一種。在其他實(shí)施例中，Sn0 2可以摻雜有銻（Sb)、F、As、鈮（Nb)或鉭（Ta)。在其 他實(shí)施例中，11120 3可以摻雜有錫（511)、1〇、了&、鎢（1)、21'、？、66、他、!^或1%。在其他實(shí)施 例中，CdO可以摻雜有In或Sn。在其他實(shí)施例中，Galn0 3可以摻雜有Sn或Ge。在其他實(shí) 施例中，CdSb203可以摻雜有Y。在其他實(shí)施例中，ΙΤ0可以摻雜有Sn。其他實(shí)施例還包括 其他TC0材料和相應(yīng)的摻雜物。
[0037] 太陽能電池100也包括互連結(jié)構(gòu)，該互連結(jié)構(gòu)包括兩條劃線，稱為P1和P2。P1劃 線延伸穿過背面接觸層120并且填充有吸收層材料。P2劃線延伸穿過緩沖層140和吸收 層130并且填充有正面接觸層材料。互連結(jié)構(gòu)還包括部分152,其位于段150a和150b之間 并且限定在正面接觸層150以內(nèi)的開口中。如下面更為詳細(xì)的描述，參考圖2至圖4,部分 152噴灑有納米顆粒溶液，諸如，二氧化硅（Si0 2)納米顆粒溶液，從而阻止第一接觸層150 在限定為部分152的區(qū)域上形成。這樣，在不必進(jìn)行P3劃片工藝的條件下分割第一接觸層 或TC0層150,并且由此將P3工藝從太陽能電池100的制造工藝中去除。
[0038] 圖2是用于制造太陽能電池100 (圖1中所示)的示例性沉積系統(tǒng)200的框圖。在 一些實(shí)施例中，沉積系統(tǒng)200包括緩沖室202,該緩沖室被配置成接收襯底，諸如，襯底110 (圖1中所示）并且使其中的襯底110為進(jìn)一步的處理做好準(zhǔn)備。例如，緩沖室202可以包 括真空源(未示出）、加熱器(未示出)和/或熱交換器(未示出）以易于向襯底110提供熱能， 從而加熱襯底并且使襯底準(zhǔn)備好經(jīng)受其他處理。沉積室204通過例如環(huán)形（endless)輸送 機(jī)205連接至緩沖室202,并且沉積室204被配置成通過環(huán)形輸送機(jī)205接收來自于緩沖室 202的襯底110。盡管圖2中僅僅示出了一個(gè)沉積室204,但系統(tǒng)200可以在其中包括任意 適合數(shù)量的沉積室204。
[0039] 在一些實(shí)施例中，沉積室204被配置成在襯底110上沉積層(諸如，背面接觸層120 (圖1中示出）、緩沖層140 (圖1中示出）和/或吸收層130 (圖1中示出））以形成太陽能 電池100或太陽能電池100的子結(jié)構(gòu)。這樣，沉積室204可以包括例如真空泵或真空端口 (未示出）、加熱器(未示出）和/或熱交換器(未示出）以便利于其中的各種沉積工藝，諸如， 濺射和/或蒸發(fā)。在一些實(shí)施例中，沉積室204包括設(shè)置在其中的噴嘴組件203。如參考 圖3A至圖3C和圖4更為詳細(xì)的解釋，噴嘴組件203被配置成例如在預(yù)定壓力下將納米顆 粒溶液噴灑到形成在襯底上的至少一部分上，諸如，緩沖層140的至少一部分。
[0040] 沉積系統(tǒng)200還包括通過環(huán)形輸送機(jī)205連接至沉積室204的后處理室206。在 一些實(shí)施例中，后處理室206被配置成對所形成的子結(jié)構(gòu)實(shí)行冷卻和/或退火。例如，后處 理室206可以包括冷卻流體裝置(諸如，風(fēng)扇)，將該裝置設(shè)置在所形成的子結(jié)構(gòu)附近使得氣 流直接指向子結(jié)構(gòu)。后處理室206還可以包括惰性氣體、硒、硫和/或用于對所形成的子結(jié) 構(gòu)進(jìn)行退火的硫(硫族元素)。
[0041] 在一些實(shí)施例中，控制系統(tǒng)214連接至沉積系統(tǒng)200內(nèi)的每個(gè)室，并且控制系統(tǒng) 214被配置成控制每個(gè)室內(nèi)的各種操作參數(shù)，諸如，溫度和壓力。在一些實(shí)施例中，控制系 統(tǒng)214包括可操作地連接的控制器220以根據(jù)編程的控制方案或算法來改變沉積系統(tǒng)200 的操作，該沉積系統(tǒng)的操作是由傳感器所確定的相應(yīng)于參數(shù)(諸如溫度和壓力）的值以及這 些參數(shù)的變化率的函數(shù)。例如，在一些實(shí)施例中，控制器220連接至例如緩沖室202中的至 少一個(gè)閥（未不出）、沉積室204中的至少一個(gè)閥（未不出）、噴嘴組件203的至少一個(gè)閥（圖 2中未示出）以及后處理室206中的至少一個(gè)閥(未示出）。在一些實(shí)施例中，控制器220能 夠通過包括但不限于接收輸入、傳輸輸出以及傳輸打開和閉合指令的特征而使每個(gè)閥的操 作動(dòng)作變得容易。
[0042] 在一些實(shí)施例中，控制器220可以是實(shí)時(shí)控制器并且可以包括任意適合的基于 處理器的或基于微處理器的系統(tǒng)(諸如，計(jì)算機(jī)系統(tǒng))，其包括微控制器、精簡指令集電路 (RISC)、專用集成電路（ASIC)、邏輯電路和/或其他任意能夠執(zhí)行本發(fā)明所述功能的電路 或處理器。在一個(gè)實(shí)施例中，控制器120可以是包括只讀存儲(chǔ)器（ROM)和/或隨機(jī)存儲(chǔ)器 (RAM)的微處理器，諸如，例如具有2Mbit的ROM和64Kbit的RAM的32位微型計(jì)算機(jī)。如 本發(fā)明所用，術(shù)語"實(shí)時(shí)"指的是在輸入的變化影響到輸出之后，在基本上很短的時(shí)間內(nèi)所 產(chǎn)生的輸出，該時(shí)間是可以根據(jù)輸出的重要性和/或系統(tǒng)處理輸入從而生成輸出的能力而 選擇的設(shè)計(jì)參數(shù)。
[0043] 在一些實(shí)施例中，控制器220包括存儲(chǔ)裝置230,該存儲(chǔ)裝置存儲(chǔ)可執(zhí)行的指令和 /或一個(gè)或多個(gè)代表和/或表示緩沖室203、沉積室204、噴嘴組件203和后處理室206的 操作條件的操作參數(shù)?？刂破?20還包括通過系統(tǒng)總線234連接至存儲(chǔ)裝置230的處理器 232。在一些實(shí)施例中，處理器232可以包括處理單元，諸如但并不限于，集成電路（1C)、專 用集成電路(ASIC)、微型計(jì)算機(jī)、可編程邏輯控制器（PLC)和/或其他任意可編程電路?？?選地，處理器232可以包括多處理單元(例如，在多核配置中）。以上實(shí)例僅僅是示例性的， 由此并不旨在以任何方式限制術(shù)語"處理器"的定義和/或含義。
[0044] 此外，在一些實(shí)施例中，控制器220包括控制接口 236,該控制接口連接至緩沖室 202、沉積室204、噴嘴組件203以及后處理室206。例如，控制接口 236連接至部件，諸如， 緩沖室202、沉積室204、噴嘴組件203以及后處理室206內(nèi)部的閥，并且控制接口 236被配 置成控制這些閥的操作。例如，可對處理器232進(jìn)行編程以生成一個(gè)或多個(gè)傳輸至控制接 口 236的控制參數(shù)。隨后，控制接口 236可以傳輸控制參數(shù)以例如調(diào)節(jié)、打開或關(guān)閉閥219。
[0045] 可以在控制接口 236和緩沖室202、沉積室204、噴嘴組件203以及后處理室206之 間應(yīng)用各種連接協(xié)議。這種連接協(xié)議可以包括但不限于導(dǎo)電體、低級串行數(shù)據(jù)連接(諸如， 推薦性標(biāo)準(zhǔn)（RS) 232或RS-485)、高級串行數(shù)據(jù)連接(諸如，USB)、現(xiàn)場總線、"PR0FIBUS?" 或電氣與電子工程師協(xié)會(huì)（IEEE) 1394 (a/k/a FIREWIRE)、并行數(shù)據(jù)連接(諸如，IEEE1284 或IEEE488)、諸如"BLUETOOTH"的短程無線通訊信道(個(gè)人局域網(wǎng)）和/或私人(例如，無法 訪問外界系統(tǒng)）網(wǎng)絡(luò)連接，無論是有線的或無線。"PR0FIBUS"是美國亞利桑那州斯科茨代 爾市的現(xiàn)場總線貿(mào)易組織的注冊商標(biāo)。IEEE是紐約電氣與電子工程師協(xié)會(huì)有限公司的注冊 商標(biāo)。"BLUETOOTH"是美國華盛頓州柯克蘭市藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟有限公司的注冊商標(biāo)。
[0046] 在一些實(shí)施例中，控制系統(tǒng)214還包括傳感器219,這些傳感器連接至緩沖室202、 沉積室204、噴嘴組件203以及后處理室206。例如，在一些實(shí)施例中，控制器220包括與傳 感器219通信連接的傳感器接口 240。在一些實(shí)施例中，傳感器219被配置成感測多個(gè)操作 參數(shù)，諸如，緩沖室202、沉積室204、噴嘴組件203以及后處理室206中的每個(gè)腔室內(nèi)部的 溫度和/或壓力。每個(gè)傳感器219都將與它們各自所感測到的參數(shù)相應(yīng)的信號傳輸給控制 器220。傳感器219都可以例如連續(xù)地、周期性地或僅僅一次性地傳輸信號。在其他實(shí)施例 中，使用不同的基準(zhǔn)來進(jìn)行信號定時(shí)。另外，每個(gè)傳感器219都可以以模擬形式或數(shù)字形式 來傳輸信號?？梢栽趥鞲衅鹘涌?240和傳感器219之間應(yīng)用各種連接。這些連接可以包括 但不限于：導(dǎo)電體、低級串行數(shù)據(jù)連接(諸如，RS232或RS-485)、高級串行數(shù)據(jù)連接(諸如， USB或IEEEK 1394)、并行數(shù)據(jù)連接(諸如，IEEE?1284或IEEE ? 488)、短程無線通訊信 道(諸如，BLUETOOTH ?)和/或私人(例如，無法訪問外界系統(tǒng))網(wǎng)絡(luò)連接，無論是有線 或無線。
[0047] 控制系統(tǒng)214還可以包括用戶計(jì)算裝置250,該用戶計(jì)算裝置通過網(wǎng)絡(luò)249連接至 控制器220。例如，計(jì)算裝置250包括通信界面251，該通信接口連接至包括在控制器220內(nèi) 部的通信接口 253。用戶計(jì)算裝置250包括用于執(zhí)行指令的處理器252。在一些實(shí)施例中， 可執(zhí)行指令存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置254中。處理器252可以包括一個(gè)或多個(gè)處理單元(例如，在多 核配置中）。存儲(chǔ)裝置254是允許對信息(諸如，可執(zhí)行指令和/或其他數(shù)據(jù))進(jìn)行存取的任 何裝置。用戶計(jì)算裝置250還包括用于向用戶展示信息的至少一個(gè)媒體輸出部件256。媒 體輸出部件256是能夠向用戶傳輸信息的任意部件。媒體輸出部件256可以包括但并不限 于顯示裝置(未示出）（例如，液晶顯示屏（IXD)、有機(jī)發(fā)光二極管（0LED)顯示屏或聲頻輸出 裝置(例如，揚(yáng)聲器或耳機(jī))）。
[0048] 此外，在一些實(shí)施例中，用戶計(jì)算裝置250包括用于從用戶處接收輸入的輸入接 口 260。輸入接口 260可以包括例如鍵盤、指示裝置、鼠標(biāo)、觸控筆、觸敏控制板(例如，觸摸 板或觸摸屏)、陀螺儀、加速計(jì)、位置探測器和/或聲頻輸入裝置。單個(gè)的部件，諸如，觸摸屏 既可以用作媒體輸出部件256的輸出裝置又可以用作輸入接口 260。
[0049] 在操作沉積系統(tǒng)200的過程中，通過環(huán)形輸送機(jī)205將襯底110傳送至緩沖室 202,其中，襯底110受到加熱以備進(jìn)一步的處理。襯底110在環(huán)形輸送機(jī)205上從緩沖室 202傳送到沉積室204,其中，可以通過諸如，濺射和/或蒸發(fā)的工藝在襯底110上沉積層。 例如，背面接觸層102可以沉積在襯底110上，隨后吸收層130可以形成在背面接觸層120 上。隨后可以實(shí)行P1工藝以劃出穿過背面接觸層120和吸收層130的P1線（圖1中示出）。 然后，可以在吸收層130上形成緩沖層140，并且可以實(shí)行P2工藝以劃出穿過緩沖層140和 吸收層130的P2線（圖1中示出）。盡管在沉積室204內(nèi)部將這些層沉積，但系統(tǒng)200中可 以包括附加的沉積室，從而可以在不同的沉積室中沉積不同的層。
[0050] 如下面參考圖3A至3C和圖4更詳細(xì)的解釋，當(dāng)實(shí)行P2工藝并且劃出P2劃線時(shí)， 噴嘴組件203以預(yù)定壓力將涂層材料(例如，納米顆粒溶液）噴灑在緩沖層140的至少一部 分上。當(dāng)后期將TC0材料沉積在緩沖層140之上時(shí)，阻止在這部分噴灑有納米顆粒溶液的 緩沖層140的區(qū)域上方形成TC0層。例如，納米顆粒材料與TC0材料相結(jié)合并且發(fā)生反應(yīng)， 由此阻止TC0材料形成。這樣，可以分割TC0層從而形成段150a (圖1中示出)和150b (圖 1中示出），其中，部分152 (圖1中示出）是緩沖層140內(nèi)噴灑有納米顆粒溶液的區(qū)域所限 定的部分。子結(jié)構(gòu)不必經(jīng)歷P3劃片工藝便實(shí)現(xiàn)了這種分割。這樣，可以將P3劃片工藝從 太陽能電池100的整體制造工藝中去除。
[0051] 另外，在一些實(shí)施例中，如參考圖3A至圖3C和圖4更為詳細(xì)地解釋，可以通過控 制系統(tǒng)214控制噴嘴組件203的操作參數(shù)。例如，用戶可以為操作參數(shù)初始輸入預(yù)定閾值， 諸如，噴嘴組件203噴灑納米顆粒溶液時(shí)的壓力值。可以利用用戶計(jì)算裝置250和/或控 制器220編程算出預(yù)定值。用戶可以隨后通過將新的值編入到用戶計(jì)算裝置250和/或控 制器220中來手動(dòng)地改變壓力。然后，控制器220將把控制參數(shù)傳輸給例如噴嘴組件203 內(nèi)的閥門，由此可以在另一個(gè)壓力值下噴灑納米顆粒溶液。
[0052] 系統(tǒng)200還可以自動(dòng)地調(diào)節(jié)噴嘴組件203內(nèi)的操作參數(shù)，諸如，壓力。例如，設(shè)置 在噴嘴組件203上的傳感器219可以感測噴嘴組件203內(nèi)的壓力值并且將至少一個(gè)代表所 感測到的值的信號傳輸給控制器220。根據(jù)所感測到的值是小于、大于或等于預(yù)定編程值， 控制器220可以將控制參數(shù)傳輸給噴嘴組件203來調(diào)節(jié)壓力，以便能夠獲得編程值。
[0053] 圖3A至圖3C示出了設(shè)置在沉積室204 (圖2中示出）內(nèi)部并且取自于區(qū)域3 (圖 2中示出）的噴嘴組件203。在一些實(shí)施例中，噴嘴組件203包括基部300,該基部具有第 一表面301和接近子結(jié)構(gòu)(諸如，太陽能電池100的子結(jié)構(gòu)（圖1中示出））設(shè)置的第二表面 303。另外，基部300包括第一端部304和第二端部306,其中，劃片器308連接至第一端部 304并且噴嘴310連接至第二端部306,從而將噴嘴310設(shè)置成與劃片器308相隔預(yù)定距離 312。噴嘴310和劃片器308分別從基部300的第二表面303向外延伸。在一些實(shí)施例中， 劃片器308可以是任意已知的被配置成穿過緩沖層140 (圖1中示出）和吸收層130 (圖1 中示出）劃出P2劃線（圖1中示出）的劃片器。這樣，在一些實(shí)施例中，劃片器308包括被 配置用于劃出P2劃線的尖端部311。
[0054] 在一些實(shí)施例中，噴嘴310包括連接至液體處理源315的入口端314和設(shè)置在子 結(jié)構(gòu)附近的出口端316。噴嘴310連接至基部300的第二端部306,從而將噴嘴出口端316 設(shè)置成與劃片尖端311相隔預(yù)定距離313。在一些實(shí)施例中，液體處理源315被配置成制造 納米顆粒溶液。例如，液體處理源315被配置成將Si0 2納米顆粒與乙醇(諸如，異丙醇）相 結(jié)合從而形成Si02納米顆粒溶液。液體處理源315還被配置成將納米顆粒溶液輸送給噴 嘴入口端314。
[0055] 噴嘴出口端316包括多個(gè)開口（未示出），從而能夠?qū)⒓{米顆粒溶液輸送給開口并 且噴灑在子結(jié)構(gòu)上。例如，在一些實(shí)施例中，噴嘴組件203包括連接至噴嘴310的泵，從而 可以在預(yù)定壓力下通過噴嘴出口端316的開口噴灑納米顆粒溶液。此外，閥門322被設(shè)置 為靠近噴嘴入口端314,該閥門被配置成通過控制系統(tǒng)214 (圖2中示出)進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而可 以調(diào)節(jié)噴灑納米顆粒溶液時(shí)的壓力。例如，當(dāng)噴嘴310將納米顆粒溶液噴灑到子結(jié)構(gòu)上時(shí)， 該溶液被噴灑到例如緩沖層140的至少一部分上。如圖3B中所示，例如，在預(yù)定壓力下將 納米顆粒溶液噴灑在緩沖層140的區(qū)域326上。如圖3C所示，閥門322可以部分地關(guān)閉從 而使得噴灑納米顆粒溶液時(shí)的壓力明顯降低并且使得受到噴灑的預(yù)定區(qū)域326變得相對 較小。
[0056] 在一些實(shí)施例中，噴嘴310的位置也是可調(diào)的。例如，噴嘴310包括中心線330， 并且噴嘴310是可以移動(dòng)的從而可以改變中心線330和基部300的第二表面303之間的關(guān) 系。例如，在中心線330和第二表面303之間限定出角α。在一些實(shí)施例中，如圖3B和圖 3C中所示，噴嘴310從第二表面303向外延伸，從而使得角α等于90度并且中心線330垂 直于第二表面。在一些實(shí)施例中，如圖3Α所示，可以移動(dòng)噴嘴310,從而使得噴嘴從第二表 面303向外延伸，角α小于90度，并且噴嘴310不再垂直于第二表面303。這樣，如圖3Α 所示，可以改變噴嘴出口端316和劃片器尖端311之間的預(yù)定距離313。
[0057] 圖4是使用噴嘴組件203 (圖2和圖3Α至圖3C中所示）制造太陽能電池(諸如， 太陽能電池100 (圖1中示出））的方法的流程圖400。在步驟401中，通過環(huán)形輸送機(jī)205 (圖2中示出）將襯底110 (圖1中示出）輸送給緩沖室202 (圖2中示出），其中，加熱襯底 110以備進(jìn)一步的處理。
[0058] 在步驟402中，襯底110在環(huán)形輸送機(jī)205上從緩沖室202輸送至沉積室204 (圖 2中示出），其中，可以通過諸如濺射和/或沉積的工藝，在襯底110上沉積各層材料以在襯 底110上形成各層。
[0059] 例如，在步驟403中，可以在襯底110上沉積背面接觸層材料從而形成背面接觸層 120 (圖1中示出)并且在步驟404中，將吸收層130形成在背面接觸層120上。在步驟405 中，實(shí)施Ρ1工藝，其中，劃片器用來穿過背面接觸層120和吸收層130來劃出Ρ1劃線（圖1 中示出），使得吸收層材料填充Ρ1劃線。
[0060] 在步驟406中，緩沖層140 (圖1中示出）形成在吸收層130上。在步驟407中實(shí) 施Ρ2工藝，其中，劃片器308 (圖3Α至圖3C中示出）使用尖端部311穿過緩沖層140和吸 收層130劃出Ρ2線。與步驟407同步，在步驟408中，噴嘴310 (圖3Α至圖3C中示出）將 納米顆粒溶液噴灑在緩沖層140的至少一部分上。例如，將納米顆粒溶液從液體處理源315 (圖3Α至圖3C中示出）傳輸?shù)絿娮烊肟诙?14 (圖3Α至圖3C中示出），并且納米顆粒溶液 隨后進(jìn)入到噴嘴出口端316 (圖3Α至圖3C中示出），從而可以穿過噴嘴出口端316的開口 (未示出）將溶液噴灑在緩沖層140的區(qū)域326 (圖3Α至圖3C中示出）上。
[0061] 在步驟409中，在緩沖層140上施加 TC0材料，從而可以將TC0層或正面接觸層 150 (圖1中示出）形成在緩沖層140上。在步驟410中，TC0層150形成在緩沖層140之 上，但無法形成在緩沖層140的噴灑有納米顆粒溶液的區(qū)域326之上。區(qū)域326限定出部分 152 (圖1中示出），該部分是位于正面接觸層150以內(nèi)的部分，但不包括TC0層150并且將 正面接觸層150分割成段150a (圖1中示出）和150b (圖2中示出）。例如，在納米顆粒溶 液所處的區(qū)域中，納米顆粒溶液與TC0材料相結(jié)合并且發(fā)生反應(yīng)，由此阻止形成TC0材料。 這樣，可以在不必經(jīng)歷P3劃片工藝的條件下將TC0層分割成段150a和150b。因此，可以將 P3劃片工藝從太陽能電池100的整體制造方法中去除。
[0062] 此外，在一些實(shí)施例中，可以通過控制系統(tǒng)214 (圖2中示出)控制噴嘴組件203的 操作參數(shù)。例如，用戶可以為操作參數(shù)輸入一個(gè)預(yù)定閾值，諸如，噴嘴組件310噴灑納米顆 粒溶液時(shí)的壓力值?？梢岳糜脩粲?jì)算裝置250 (圖2中示出)和/或控制器220 (圖2中 示出)編程算出預(yù)定值。隨后，用戶可以通過將新的值編入到用戶計(jì)算裝置250和/或控制 器220中來手動(dòng)地改變壓力。然后，控制器220將把控制參數(shù)傳輸給例如閥門322 (圖3A 至圖3C中示出），從而可以在另一個(gè)壓力值下通過噴嘴出口端316噴灑納米顆粒溶液。
[0063] 可以自動(dòng)地調(diào)節(jié)噴嘴組件203內(nèi)的操作參數(shù)，諸如，壓力。例如，傳感器219 (圖2 中示出）可以感測噴嘴310內(nèi)的壓力值并且將代表所感測到的值的至少一個(gè)信號傳輸給控 制器220。根據(jù)所感測到的值是小于、大于或等于預(yù)定的編程值，控制器220可以將控制參 數(shù)傳輸給閥門322來調(diào)節(jié)壓力。
[0064] 在本發(fā)明所述的一些實(shí)施例提供了一種噴嘴組件，該噴嘴組件有助于在不必執(zhí)行 P3劃片工藝的條件下將大型的太陽能組件分成襯底上的較小系列的互連結(jié)構(gòu)的陣列。該噴 嘴組件包括噴嘴，該噴嘴與被配置成與用于P2劃片工藝的劃片器的尖端相連接且設(shè)置在 其附近。這樣，在P2劃片工藝過程中，當(dāng)劃片器尖端穿過子結(jié)構(gòu)的緩沖層和吸收層劃出出 P2線時(shí)，噴嘴在預(yù)定壓力下將納米顆粒溶液噴灑到緩沖層的至少一部分上。隨后，當(dāng)將透明 導(dǎo)電氧化物（TC0)材料沉積在緩沖層上時(shí)，阻止了在緩沖層中噴灑有納米顆粒溶液的部分 上形成TC0層。這樣，在不必經(jīng)歷P3劃片工藝的條件下分割TC0層并且由此可以將P3劃 片工藝從太陽能電池制造工藝中去除。
[0065] 在一些實(shí)施例中，提供了一種制造太陽能電池的方法并且該方法包括使用噴嘴組 件，該噴嘴組件包括基部、與基部相連接的劃片器，以及與基部相連接的噴嘴，該噴嘴被設(shè) 置成與劃片器的尖端相隔預(yù)定距離。該方法包括將包括緩沖層和吸收層的子結(jié)構(gòu)設(shè)置在基 部附近。使用劃片器尖端穿過緩沖層和吸收層劃出P2線。當(dāng)穿過緩沖層和吸收層劃出出 P2線時(shí)，使用噴嘴在預(yù)定壓力下將納米顆粒溶液噴灑在緩沖層的至少一部分上，從而防止 透明導(dǎo)電氧化物（TC0)層形成在緩沖層的噴灑有納米顆粒溶液的部分之上。
[0066] 在一些實(shí)施例中，一種噴嘴組件包括被配置成設(shè)置在子結(jié)構(gòu)附近的基部。劃片器 與該基部相連接，其中，劃片器包括被配置成穿過子結(jié)構(gòu)的緩沖層和吸收層而劃出P2線的 尖端。噴嘴與基部相連接從而將噴嘴設(shè)置成與劃片器尖端相隔預(yù)先確定的距離，其中，噴嘴 被配置成當(dāng)穿過緩沖層和吸收層劃出出P2線時(shí)在預(yù)先確定的壓力下將納米顆粒溶液噴灑 在緩沖層的至少一部分上，從而防止透明導(dǎo)電氧化物（TC0)層形成在緩沖層的噴灑有納米 顆粒溶液的部分之上。
[0067] 在一些實(shí)施例中，一種沉積系統(tǒng)包括配置用于移動(dòng)其中的子結(jié)構(gòu)的輸送機(jī)以及與 該輸送機(jī)相連接的噴嘴組件。該噴嘴組件包括被配置成設(shè)置在子結(jié)構(gòu)附近的基部。劃片器 與該基部相連接，其中，劃片器包括被配置成穿過子結(jié)構(gòu)的緩沖層和吸收層劃出P2線的尖 端。噴嘴與基部相連接從而將噴嘴設(shè)置成與劃片器尖端相隔預(yù)先確定的距離，其中，噴嘴被 配置成當(dāng)穿過緩沖層和吸收層劃出出P2線時(shí)在預(yù)定壓力下將納米顆粒溶液噴灑在緩沖層 的至少一部分上，從而防止透明導(dǎo)電氧化物（TC0)層形成在緩沖層的噴灑有納米顆粒溶液 的部分之上。
[0068] 盡管已經(jīng)根據(jù)示例性實(shí)施例描述了本發(fā)明所述的沉積系統(tǒng)和方法，但它們并不局 限于此。相反地，應(yīng)該寬泛地解釋所附的權(quán)利要求從而包括所公開的系統(tǒng)和方法的其他變 型和實(shí)施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠在不背離該系統(tǒng)和方法的等同替代物的范疇和范圍下 實(shí)現(xiàn)上述其他變型和實(shí)施例。
【權(quán)利要求】
1. 一種制造太陽能電池的方法，所述方法包括： 設(shè)置子結(jié)構(gòu)，所述子結(jié)構(gòu)包括接近劃片器尖端的緩沖層和吸收層； 使用所述劃片器尖端穿過所述子結(jié)構(gòu)的所述緩沖層和所述吸收層劃出P2劃線；以及 當(dāng)穿過所述緩沖層和吸收層劃出所述P2劃線時(shí)，將納米顆粒溶液沉積在所述緩沖層 的接近所述P2劃線的至少一部分上，從而防止透明導(dǎo)電氧化物（TCO)層形成在所述緩沖層 的所述至少一部分上方。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，沉積所述納米顆粒溶液包括：將二氧化硅納米顆 粒溶液噴灑到所述緩沖層的所述至少一部分上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括：從包括所述劃片器的裝置的基部向外延伸噴 嘴，使得所述噴嘴的中心線與所述基部的表面成非垂直角。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括：從包括所述劃片器的裝置的基部向外延伸噴 嘴，使得所述噴嘴的中心線與所述基部的表面成垂直角。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括：將噴嘴相對于包括所述劃片器的裝置的基部 移動(dòng)，從而改變所述噴嘴和所述劃片器尖端之間的預(yù)定距離。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，沉積所述納米顆粒溶液包括：將納米顆粒溶液噴 灑在所述緩沖層的表面上的預(yù)定區(qū)域上。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，還包括：改變用于執(zhí)行噴灑的噴嘴的壓力，從而改變所 述表面上的噴灑有所述納米顆粒溶液的所述預(yù)定區(qū)域。
8. -種噴嘴組件，包括： 基部，被配置成接近子結(jié)構(gòu)定位； 劃片器，連接至所述基部，所述劃片器包括尖端，所述尖端被配置成穿過所述子結(jié)構(gòu)的 緩沖層和吸收層劃出P2劃線；以及 噴嘴，連接至所述基部，從而將所述噴嘴設(shè)置為接近所述劃片器的尖端，所述噴嘴被配 置成當(dāng)穿過所述緩沖層和吸收層劃出P2線時(shí)將納米顆粒溶液噴灑在所述緩沖層的至少一 部分上，從而防止透明導(dǎo)電氧化物（TCO)層形成在所述緩沖層的所述至少一部分上方。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的噴嘴組件，其中，所述噴嘴被配置成將二氧化硅納米顆粒溶 液噴灑在所述緩沖層的所述至少一部分上。
10. -種沉積系統(tǒng)，包括： 輸送機(jī)，被配置成在所述沉積系統(tǒng)內(nèi)移動(dòng)子結(jié)構(gòu)；以及 噴嘴組件，連接至所述輸送機(jī)，所述噴嘴組件包括： 基部，被配置成接近子結(jié)構(gòu)定位； 劃片器，連接至所述基部，所述劃片器包括被配置成穿過所述子結(jié)構(gòu)的緩沖層和吸收 層劃出P2劃線的尖端；和 噴嘴，連接至所述基部，從而將所述噴嘴設(shè)置成與所述劃片器的尖端相隔預(yù)定距離，所 述噴嘴被配置成當(dāng)穿過所述緩沖層和吸收層劃出所述P2劃線時(shí)在預(yù)定壓力下將納米顆粒 溶液噴灑在所述緩沖層的至少一部分上，從而防止透明導(dǎo)電氧化物（TCO)層形成在所述緩 沖層的所述至少一部分上方。
【文檔編號】H01L31/20GK104253177SQ201310398155
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2013年9月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月28日
【發(fā)明者】陳世偉 申請人:臺(tái)積太陽能股份有限公司