專利名稱:用于太陽能電池基片的非接觸式邊緣涂覆裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及太陽能電池，具體但非排他地涉及太陽能電池的制造裝置及制造工藝。
背景技術(shù)：
眾所周知，太陽能電池是用于將太陽輻射轉(zhuǎn)換為電能的裝置。它們可以采用半導(dǎo)體加工工藝在例如在半導(dǎo)體晶片等太陽能電池基片上加工制成。太陽能電池包括形成結(jié)的 P型和N型擴(kuò)散區(qū)。照射到太陽能電池上的太陽輻射產(chǎn)生電子和空穴，這些電子和空穴移向擴(kuò)散區(qū)，從而在擴(kuò)散區(qū)之間產(chǎn)生電壓差。在背面接觸式太陽能電池中，擴(kuò)散區(qū)和與其相聯(lián)接的金屬接點(diǎn)均設(shè)置在太陽能電池的背面。金屬接點(diǎn)使外部電路能夠聯(lián)接到太陽能電池上， 并由太陽能電池供電。
太陽能電池基片的邊緣應(yīng)該以介電體進(jìn)行涂覆，以實(shí)現(xiàn)電絕緣，并防止金屬在基片的周邊沉積和生長。涂布涂覆材料的常規(guī)方法是以滾輪接觸基片的邊緣。該滾輪具有凹槽，凹槽的表面壓于基片的邊緣。當(dāng)滾輪與基片旋轉(zhuǎn)時(shí)，提供至凹槽內(nèi)的涂覆材料被涂布至基片的邊緣。該涂覆材料可以包括熱油墨，熱油墨需要在單獨(dú)的工序中在大的干燥爐內(nèi)進(jìn)行固化。由于上述爐的成本及占地大的原因，熱油墨的應(yīng)用需要相對大的投資。此外，在使用熱爐時(shí)，在之前工序中沉積在晶片表面的材料可能因暴露在爐溫下而受到影響。用上述方法進(jìn)行邊緣涂覆的其他問題包括因?yàn)橥坎计鞯闹苯訖C(jī)械接觸而在基片上施加應(yīng)力，以及在利用熱油墨的過程中邊緣涂層的可靠性差。

實(shí)用新型內(nèi)容

非接觸式邊緣涂覆裝置包括用于將涂覆材料涂布至太陽能電池基片的邊緣的涂布器以及構(gòu)造為驅(qū)動(dòng)所述涂布器的控制系統(tǒng)。當(dāng)所述基片旋轉(zhuǎn)以使其邊緣被涂覆材料涂覆時(shí)，所述控制系統(tǒng)可沿一軸線驅(qū)動(dòng)所述涂布器，以保持所述涂布器與所述基片的邊緣之間的距離。所述涂布器可包括凹部，所述基片的邊緣被接收在所述凹部內(nèi)以接受邊緣涂覆。所述涂布器可為例如帶凹槽的滾輪。涂覆材料可被引入所述凹槽內(nèi)，以涂布在所述基片的邊緣。包括熱熔油墨和UV固化抗電鍍劑在內(nèi)的多種涂覆材料可應(yīng)用于所述裝置。
本實(shí)用新型提供一種用于太陽能電池基片的非接觸式邊緣涂覆裝置，所述裝置包括基片支撐件，其構(gòu)造為保持非圓形的太陽能電池基片；涂布器，其構(gòu)造為接收涂覆材料；以及控制系統(tǒng)，其構(gòu)造為在所述基片旋轉(zhuǎn)以將所述涂覆材料涂布至所述基片的邊緣時(shí)， 沿一軸線驅(qū)動(dòng)所述涂布器以保持所述基片的邊緣與所述涂布器之間的距離。
本實(shí)用新型還提供一種用于太陽能電池基片的非接觸式邊緣涂覆裝置，所述裝置包括滾輪，其構(gòu)造為接收涂覆材料；位于所述滾輪中的凹部，所述凹部構(gòu)造為接收非圓形太陽能電池基片的邊緣；以及控制系統(tǒng)，其構(gòu)造為在所述基片旋轉(zhuǎn)以使所述涂覆材料涂布至所述基片的邊緣時(shí)，移動(dòng)所述凹部以保持所述滾輪與所述基片之間的距離。
所述基片繞著固定中心旋轉(zhuǎn)，并且所述涂布器構(gòu)造為沿著與所述固定中心重合的單一軸線移動(dòng)。本實(shí)用新型的涂覆裝置還可以包括運(yùn)送裝置，其構(gòu)造為使所述基片在第一站和第二站之間移動(dòng)，在所述第一站處，所述涂布器將所述涂覆材料涂布至所述基片的邊緣。所述運(yùn)送裝置可以構(gòu)造為在第一站和第二站之間運(yùn)送所述基片，在所述第一站處，所述基片的邊緣接受所述涂覆材料的涂覆，所述第二站構(gòu)造為預(yù)對準(zhǔn)所述基片以便于運(yùn)送裝置拾取。
本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在閱讀本文所公開的全部內(nèi)容，包括附圖和所附權(quán)利要求
之后，可清楚地了解本實(shí)用新型的這些以及其他的特點(diǎn)。


圖1示出根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的用于太陽能電池的非接觸式邊緣涂覆系統(tǒng)的立體圖。
圖2和3示出圖1中的非接觸式邊緣涂覆系統(tǒng)的側(cè)視圖。
圖4A和4B分別示出圖1中的非接觸式邊緣涂覆系統(tǒng)的局部的立體圖和側(cè)視圖。
圖5A和5B分別示意性地示出根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，在邊緣涂覆的過程中，滾輪相對于太陽能電池基片的側(cè)視圖和俯視圖。
圖6A和6B示意性地示出可應(yīng)用在本實(shí)用新型的實(shí)施例中的常規(guī)空氣彈簧的操作原理。
圖7示出根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的涂覆材料供應(yīng)系統(tǒng)的立體圖。
圖8示出根據(jù)本實(shí)用新型的另一個(gè)實(shí)施例的用于太陽能電池的非接觸式邊緣涂覆系統(tǒng)。
圖9和10分別示出圖8中的非接觸式邊緣涂覆系統(tǒng)的側(cè)視圖和俯視圖。
圖IlA和IlB分別示出圖8中的非接觸式邊緣涂覆系統(tǒng)的局部的立體圖和側(cè)視圖。
圖12示意性地示出根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的用于圖8中的非接觸式邊緣涂覆系統(tǒng)的控制系統(tǒng)。
圖13A、13B、13C和13D示意性地示出根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，滾輪在邊緣涂覆的過程中沿著軸線的移動(dòng)。
圖14示出根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的涂覆太陽能電池基片的邊緣的方法的流程圖。
在不同的圖中，相同的附圖標(biāo)記表示相同或相似的部件。
具體實(shí)施方式
在本公開文本中，提供了許多細(xì)節(jié)，例如裝置、部件和方法的例子，以便于對本實(shí)用新型的實(shí)施例有更全面的了解。然而，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識到，在去掉一個(gè)或多個(gè)具體細(xì)節(jié)的情況下也能實(shí)施本實(shí)用新型。在其他例子中，對眾所周知的細(xì)節(jié)將不再示出或說明，以避免模糊本實(shí)用新型。
圖1示出根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的用于太陽能電池基片的非接觸式邊緣涂覆系統(tǒng)100的立體圖。如下面所詳述，該系統(tǒng)100特別適用于涂覆太陽能電池基片的邊緣，該太陽能電池基片典型地具有非圓形的形狀。當(dāng)太陽能電池基片旋轉(zhuǎn)時(shí)，其非圓形的形狀所產(chǎn)生的軌跡使得利用涂布器來跟隨基片的邊緣是相對困難的。對太陽能電池基片進(jìn)行邊緣涂覆的常規(guī)方法避免這一問題所采用的手段是使所述邊緣與提供涂覆材料的滾輪物理接觸。
在圖1中的例子里，系統(tǒng)100包括運(yùn)送裝置110、涂布器系統(tǒng)120、以及視覺系統(tǒng) 160。為了使圖表達(dá)清楚，在圖1中，未示出用于向涂布器系統(tǒng)120提供涂覆材料的涂覆材料提供系統(tǒng)。用在該系統(tǒng)100中的材料提供系統(tǒng)的例子將在下文中參考圖7進(jìn)行說明。在不背離本實(shí)用新型的精神的前提下，也可采用其他的材料提供系統(tǒng)。
運(yùn)送裝置110可包括用于將非圓形太陽能電池基片在預(yù)對準(zhǔn)站163 (也見圖2)和使涂布器系統(tǒng)120能夠涂覆基片101的邊緣的位置之間進(jìn)行移動(dòng)的搬移機(jī)構(gòu)，在一個(gè)實(shí)施例中，基片101包括準(zhǔn)正方形的半導(dǎo)體晶片。在圖1的例子中，運(yùn)送裝置110包括市售的多軸機(jī)器人。
運(yùn)送裝置110可具有這樣的端部，該端部包括凸輪112和呈用于保持基片101的卡盤113形式的基片支撐件。凸輪112可具有與基片101相同的形狀，但也可能具有與基片101不同(例如更小)的尺寸?？ūP113可以利用真空吸力或其他方法來保持基片101。 卡盤113可由例如硬化不銹鋼制成。在邊緣涂覆的過程中，運(yùn)送裝置110將凸輪112設(shè)置在可以與涂布器系統(tǒng)120的跟隨器123相接觸的位置。
涂布器系統(tǒng)120包括用于將涂覆材料涂布到基片101的邊緣的機(jī)構(gòu)。涂布器系統(tǒng) 120可包括滾輪121形式的涂層涂布器；旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)122，其構(gòu)造為使?jié)L輪121旋轉(zhuǎn)； 以及滑動(dòng)部件124，其構(gòu)造為使?jié)L輪121沿著單一軸線朝向及背離基片101移動(dòng)。
如圖1所示，在邊緣涂覆的過程中，運(yùn)送裝置110將基片101定位在能夠與涂布器 120相遇的位置?；瑒?dòng)部件124向上移動(dòng)，以推動(dòng)跟隨器123，使跟隨器123與凸輪112相接觸?；瑒?dòng)部件1 上的空氣彈簧126向跟隨器123施加相對恒定的壓力，使跟隨器123 與凸輪112相接觸。運(yùn)送裝置110使基片101旋轉(zhuǎn)，以利用來自于滾輪121的涂覆材料涂覆基片101的邊緣。旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)122使跟隨器123旋轉(zhuǎn)，跟隨器123接觸凸輪112并因此跟隨凸輪112的形狀。滾輪121與跟隨器123機(jī)械聯(lián)接，從而滾輪121通過空氣彈簧1 與位于跟隨器123和凸輪112之間的機(jī)械交界面一致地向內(nèi)和向外滑動(dòng)，從而讓滾輪121 依照基片101的形狀而移動(dòng)?；?01和滾輪121可以彼此同向或反向旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速取決于油墨的種類和特性(例如粘度和附著力)。當(dāng)基片101和滾輪121的轉(zhuǎn)向相反時(shí)，基片101 的典型速度為250度/秒，同時(shí)滾輪121的轉(zhuǎn)速為100-300轉(zhuǎn)/分鐘。
邊緣涂覆系統(tǒng)100是“非接觸”的，其中的涂布器——在本例中為滾輪121——在邊緣涂覆的過程中不與基片101的邊緣相接觸。事實(shí)上，在圖1的例子中，在將涂覆材料涂布到基片101的邊緣時(shí)，系統(tǒng)100中不存在與基片101的邊緣相接觸的堅(jiān)硬部件。相反，基片101被設(shè)置在滾輪121的呈凹槽125形式的凹部內(nèi)(見圖4A和4B)以接收涂覆材料，同時(shí)基片101的邊緣不受任何物理接觸。將涂覆材料施加到凹槽125內(nèi)(見圖4A中的給料管411)，然后通過將基片101的邊緣置于凹槽125內(nèi)，使涂覆材料轉(zhuǎn)移到該邊緣上。通過運(yùn)送裝置110轉(zhuǎn)動(dòng)基片101，從而使基片101的整個(gè)周長范圍的邊緣均得到涂覆。
視覺系統(tǒng)160構(gòu)造為讓運(yùn)送裝置110正確地定位卡盤113，以從站163中拾取基片 101。視覺系統(tǒng)160可包括照相機(jī)162、站163和照明器材164。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)161構(gòu)造為控制該系統(tǒng)100的操作，包括控制視覺系統(tǒng)160、涂布器系統(tǒng)120、以及運(yùn)送裝置110。圖1中的一些部件也在圖2、3中示出，以使圖表達(dá)清楚。
參考圖2，基片101由生產(chǎn)操作工手動(dòng)地或由自動(dòng)搬移系統(tǒng)(未示出)定位在站 163中。站163設(shè)置在相對于運(yùn)送裝置110來說固定的坐標(biāo)位置以便于定位。站163的形狀則構(gòu)造為讓基片101相對于運(yùn)送裝置110被預(yù)先對準(zhǔn)，以簡化相對于卡盤113和凸輪112 來拾取和對準(zhǔn)基片101的操作。視覺系統(tǒng)160拍攝一張站163中的基片101的圖像并分析該圖像，以找出基片表面的中心并確定基片101的方向。計(jì)算機(jī)161及其控制軟件利用來自視覺系統(tǒng)160的信息以便運(yùn)送裝置110定位和拾取基片101，從而使基片101的表面區(qū)域的中心與卡盤113的表面區(qū)域的中心重合。在已經(jīng)相對于卡盤113定位并對準(zhǔn)基片101 后，運(yùn)送裝置110如圖2所示的那樣拾取基片101，并如圖3所示的那樣對其定位以便由涂布器系統(tǒng)120進(jìn)行邊緣涂覆。邊緣涂覆過程之后，由運(yùn)送裝置110將基片101放回至站163 中。在不背離本實(shí)用新型的精神的前提下，視覺系統(tǒng)160也可利用市售的部件來實(shí)現(xiàn)。
圖4A示出在邊緣涂覆的過程中滾輪121相對于基片101的立體圖。將涂覆材料經(jīng)由給料管411施加至滾輪121的凹槽125內(nèi)。給料管411接收從材料供應(yīng)罐(見圖7中的14 經(jīng)柔性供應(yīng)管141供應(yīng)的涂覆材料。旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)122使跟隨器123和滾輪121旋轉(zhuǎn)，同時(shí)涂覆材料被供應(yīng)至凹槽125內(nèi)。由與凸輪112機(jī)械聯(lián)接的卡盤113保持基片101。 在邊緣涂覆的過程中，運(yùn)送裝置110中的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器131轉(zhuǎn)動(dòng)凸輪112，從而轉(zhuǎn)動(dòng)基片101。 基片101的邊緣被置于凹槽125內(nèi)，以接收涂覆材料。過量的涂覆材料由刮片(未示出) 移除。在邊緣涂覆的過程中，基片101的中心位于相對固定的位置。旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器131使凸輪112連同卡盤113和基片101 —起旋轉(zhuǎn)。空氣彈簧126 (見圖3)推動(dòng)跟隨器123，使跟隨器123跟隨凸輪112，從而使?jié)L輪121跟隨基片101的形狀。
圖4B示出在邊緣涂覆的過程中滾輪121相對于基片101的側(cè)視圖。請注意，在邊緣涂覆期間，基片101的邊緣不與滾輪121物理接觸。相反，基片101的邊緣被接收在凹槽 125內(nèi)。由于凸輪112的形狀接近基片101或與基片101的形狀相同，并且跟隨器123與凸輪112物理接觸，因此滾輪121能夠在不發(fā)生物理接觸的情況下將涂覆材料涂布至基片 101的邊緣。
圖5A和5B分別示意性地示出在邊緣涂覆的過程中，滾輪121相對于基片101的側(cè)視圖和俯視圖。圖5B示意性地示出滑動(dòng)部件IM上的空氣彈簧126，空氣彈簧126向跟隨器123施加相對恒定的壓力，從而使跟隨器123跟隨凸輪112而移動(dòng)。基片101的邊緣被置于凹槽125內(nèi)并且不與凹槽125的表面或滾輪121的其他部分相接觸。
圖6A和6B示意性地示出可應(yīng)用在本實(shí)用新型的實(shí)施例中的常規(guī)空氣彈簧126的操作原理。在圖6A和6B的例子中，空氣彈簧1 構(gòu)造為保持壓強(qiáng)P1，從而施加到跟隨器 123上的力相對恒定而不依賴于凸輪112的輪廓。通過空氣供應(yīng)系統(tǒng)將等于負(fù)荷壓強(qiáng)Pumd 的壓強(qiáng)PO施加到空氣彈簧1 上，該空氣供應(yīng)系統(tǒng)包括以相應(yīng)泄露壓強(qiáng)泄漏空氣的小通氣口 502。由于存在空氣泄漏，施加到空氣彈簧126的加壓腔室503的總的壓強(qiáng)Pl = PO-Pleak,空氣彈簧126的位于腔室503另一側(cè)的腔室505處于大氣壓下。相應(yīng)地，腔室505 不受任何壓力或阻力?；钊?04與跟隨器123相接觸。如圖6A所示，當(dāng)跟隨器123被壓在凸輪的平面部或中部時(shí)，空氣彈簧126向跟隨器123施加主動(dòng)力，推動(dòng)跟隨器123使之與凸輪112相接觸。如圖6B所示，當(dāng)凸輪112旋轉(zhuǎn)至其角部邊緣接觸跟隨器123時(shí)，凸輪112 向回推動(dòng)跟隨器123，從而向空氣彈簧1 施加壓力。在圖6B的情況下，腔室503中的空氣體積減少，腔室503中的壓強(qiáng)Pl增大。這使得一些空氣從通氣口 502中流出，以保持腔室 503內(nèi)的壓強(qiáng)Pl的相對恒定。
圖7示出根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的涂覆材料供應(yīng)系統(tǒng)的立體圖。在圖7中的例子里，材料供應(yīng)系統(tǒng)包括容納有涂覆材料的材料供應(yīng)罐142。罐142中的涂覆材料經(jīng)由柔性供應(yīng)管141流入給料管411。給料管411使涂覆材料流入滾輪121，滾輪121在不發(fā)生物理接觸的情況下將涂覆材料涂布至基片101的邊緣。
在一個(gè)實(shí)施例中，非圓形的基片101包括準(zhǔn)正方形的半導(dǎo)體晶片(例如，見圖7中的基片101)。假設(shè)晶片的中心與凸輪表面的中心重合，涂布至晶片的圓角的涂覆材料的寬度表示為
權(quán)利要求
1.一種用于太陽能電池基片的非接觸式邊緣涂覆裝置，所述裝置包括 基片支撐件，其構(gòu)造為保持非圓形的太陽能電池基片；涂布器，其構(gòu)造為接收涂覆材料；以及控制系統(tǒng)，其構(gòu)造為在所述基片旋轉(zhuǎn)以將所述涂覆材料涂布至所述基片的邊緣時(shí)，沿一軸線驅(qū)動(dòng)所述涂布器以保持所述基片的邊緣與所述涂布器之間的距離。
2.如權(quán)利要求
1所述的非接觸式邊緣涂覆裝置，其中， 所述涂覆材料包括熱熔油墨。
3.如權(quán)利要求
1所述的非接觸式邊緣涂覆裝置，其中， 所述涂覆材料包括UV固化抗電鍍劑。
4.如權(quán)利要求
3所述的非接觸式邊緣涂覆裝置，還包括固化部件，所述固化部件構(gòu)造為在所述基片位于所述基片支撐件上時(shí)，固化涂布在所述基片的邊緣上的UV固化抗電鍍劑。
5.如權(quán)利要求
1所述的非接觸式邊緣涂覆裝置，其中，所述基片支撐件包括卡盤，所述卡盤構(gòu)造為利用真空吸力保持所述基片。
6.如權(quán)利要求
1所述的非接觸式邊緣涂覆裝置，其中，所述涂布器包括帶凹槽的滾輪，所述凹槽構(gòu)造為接收所述基片的邊緣以將所述涂覆材料涂布于所述基片的邊緣上。
7.如權(quán)利要求
1所述的非接觸式邊緣涂覆裝置，其中，所述基片繞著固定中心旋轉(zhuǎn)，并且所述涂布器構(gòu)造為沿著與所述固定中心重合的單一軸線移動(dòng)。
8.如權(quán)利要求
1所述的非接觸式邊緣涂覆裝置，還包括 滑動(dòng)部件，其構(gòu)造為使所述涂布器沿著所述軸線移動(dòng)。
9.如權(quán)利要求
1所述的非接觸式邊緣涂覆裝置，還包括運(yùn)送裝置，其構(gòu)造為使所述基片在第一站和第二站之間移動(dòng)，在所述第一站處，所述涂布器將所述涂覆材料涂布至所述基片的邊緣。
10.如權(quán)利要求
9所述的非接觸式邊緣涂覆裝置，其中， 所述運(yùn)送裝置包括取放機(jī)器人。
11.一種用于太陽能電池基片的非接觸式邊緣涂覆裝置，所述裝置包括 滾輪，其構(gòu)造為接收涂覆材料；位于所述滾輪中的凹部，所述凹部構(gòu)造為接收非圓形太陽能電池基片的邊緣；以及控制系統(tǒng)，其構(gòu)造為在所述基片旋轉(zhuǎn)以使所述涂覆材料涂布至所述基片的邊緣時(shí)，移動(dòng)所述凹部以保持所述滾輪與所述基片之間的距離。
12.如權(quán)利要求
11所述的非接觸式邊緣涂覆裝置，其中， 所述涂覆材料包括熱熔油墨。
13.如權(quán)利要求
11所述的非接觸式邊緣涂覆裝置，其中， 所述涂覆材料包括UV固化抗電鍍劑。
14.如權(quán)利要求
11所述的非接觸式邊緣涂覆裝置，還包括基片支撐件，所述基片支撐件構(gòu)造為當(dāng)所述基片旋轉(zhuǎn)以將所述涂覆材料涂布至所述基片的邊緣時(shí)，利用真空吸力保持所述基片。
15.如權(quán)利要求
11所述的非接觸式邊緣涂覆裝置，還包括運(yùn)送裝置，所述運(yùn)送裝置構(gòu)造為在第一站和第二站之間運(yùn)送所述基片，在所述第一站處，所述基片的邊緣接受所述涂覆材料的涂覆，所述第二站構(gòu)造為預(yù)對準(zhǔn)所述基片以便于運(yùn)送裝置拾取。
專利摘要
一種非接觸式邊緣涂覆裝置，其包括用于將涂覆材料涂布至基片(801)的邊緣的涂布器(821)，以及構(gòu)造為驅(qū)動(dòng)所述涂布器(821)的控制系統(tǒng)(900)。當(dāng)所述基片(801)旋轉(zhuǎn)以使其邊緣被涂覆材料涂覆時(shí)，所述控制系統(tǒng)(900)可沿一軸線驅(qū)動(dòng)所述涂布器(821)，以保持與所述基片(801)的邊緣之間的距離。所述涂布器(821)可包括凹部(825)，所述基片(801)的邊緣被接收在所述凹部內(nèi)以接受邊緣涂覆。所述涂布器(821)可為例如帶凹槽的滾輪。涂覆材料可被引入所述凹槽內(nèi)，以涂布在所述基片(801)的邊緣。包括熱熔油墨和UV固化抗電鍍劑在內(nèi)的多種涂覆材料可應(yīng)用于所述裝置(100)。
文檔編號B05C3/20GKCN201940333 U發(fā)布類型授權(quán) 專利申請?zhí)朇N 200990100072
公開日2011年8月24日 申請日期2009年1月28日
發(fā)明者伊曼紐爾·阿巴斯, 盧卡·帕瓦尼 申請人:太陽能公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan