多轉移組件處理的制作方法
【專利說明】多轉移組件處理
[0001]本發明涉及光伏電池領域。具體地，本發明涉及針對多個光伏電池的制造方法，使得所述電池能夠以快速和經濟的方式從它們彼此分開第一距離的第一位置被移動至它們彼此分開大于該第一距離的第二距離的第二位置。
[0002]近年來，由于專用能源價格不斷上漲，具體地，由于化石燃料價格的不斷上漲，對可再生能源已表現出越來越多的興趣。可再生能源的一個特別受賞識的形式由光伏能源構成，該光伏能源幾乎能夠被安裝在尺寸從幾平方厘米至覆蓋幾平方公里的光伏部件范圍內的任何地方。
[0003]光伏發電機的一個特別有益的形式由II1-V聚光發電機構成。甚至更具體地，多結II1-V聚光光伏電池是優選的，因為它們與標準硅技術相比能夠獲得更高效率。在聚光光伏模塊中，由于使用將光從較大區域聚焦于對應于光伏電池的較小尺寸的較小區域的透鏡而減小了光伏電池的尺寸。這意味著光伏電池并不覆蓋模塊的整個區域，而是彼此分開。根據光的集中度，可能必須使用散熱器以便避免由于光伏電池溫度的升高而造成的效率損失。因此，當實現該模塊時，挑選各個電池并以彼此間特定距離將各個電池放置例如在散熱器的上部上以作為聚光光伏模塊的一部分是一種標準方法。
[0004]在圖6中示出了這種標準方法。具體地，圖6示出了在制造處理的不同步驟期間產品的多個截面圖。在步驟S81期間，提供基板8130，在該基板8130上提供光伏層8120。例如，可以通過像例如在鍺晶圓上的磷化銦鎵和砷化鎵的II1-V半導體材料的外延生長來生長光伏層8120，從而產生InGaP/GaAs/Ge類型的常用多結太陽能電池。鍺晶圓典型地可以具有4”、6”或8”的直徑。光伏層8120還可以包括防反射涂層和在前側和/或后側上的金屬觸點。在步驟S82期間，光伏層8120被切割以實現彼此分開的多個光伏電池8121-8124。基板8130必須用作對光伏層8120的穩定支撐體。在上述InGaP/GaAs/Ge多結層的情況下，光伏層8120包括鍺晶圓，并且外延生長的半導體層被設置在粘合箔(具體地，具有粘合性的典型藍箔)上，所述粘合箔在UV曝光之后粘合性降低，以用作基板8130以便在切割/分隔之后保持光伏電池8121-8124的位置。鍺晶圓必須具有最小的厚度以便允許隨后挑選和放置電池。該鍺晶圓的一部分形成InGaP/GaAs/Ge多結的底部結，而鍺基板的其余部分用作對分開的光伏電池的加固體。這種分隔或切割可以通過蝕刻、金剛石切割、鋸切、激光分離或在光伏制造(以及更一般地，半導體技術)領域中使用的任何其它技術來實現。在步驟S83期間，從基板8130逐個地挑選光伏電池8121-8124，并將它們放置在散熱器8140上，由此實現結構8101。因此，必須應用導電膠或焊料8131-8134，以便將各個單獨的光伏電池固定在散熱器8140上。人們還可以想象針對各個單獨的光伏電池8121-8124的多個單獨的散熱器8140。散熱器可以由銅、鋁或其它金屬制成，并且包括像旁路二極管或接觸焊盤的其它元件。此后，結構8101可以被放置到模塊中，并且在電池8121-8124上方增加透鏡層(未不出)。
[0005]然而，這種方法較慢且昂貴，主要是由于以下事實:不得不將光伏電池8121-8124單個地、逐個地從基板8130挑選出并放置到散熱器8140。該挑選和放置處理可以是手動的或自動的，但是它仍是復雜且緩慢的順序處理。該處理不允許同時處理一個晶圓上的所有電池。Semprius已開發出另一種挑選和放置處理，如在W02011/123285A1中公開的，并且該挑選和放置處理能夠通過選擇性地將來自一個晶圓的相隔很寬的電池相結合并將它們以它們的初始分開距離釋放至另一結構而被用于轉移多個電池。在該處理中，不是同時處理所有來自初始晶圓的電池，也沒有公開它們彼此分開的距離的變化。
[0006]另外，因為必須以特定的厚度來制造這些電池以提供為了被操縱的足夠的剛性，所以該挑選和放置方法并不令人滿意。另外，在常用InGaP/GaAs/Ge電池的情況下，初始厚的鍺基板很昂貴。另外，由于對電流和/或熱傳導的高阻抗，厚層的光伏層8120可能導致損耗。具有足夠傳導性的薄層是優選的，以便使這種損耗最小化。使用厚層的焊料或導電膠8131-8134來將半導體層8121-8124連接至散熱器8140。同樣，該層導致額外的阻抗損耗，并且由于可能隨時間過去損壞互連的不同的熱膨脹和腐蝕而引起對可靠性的擔憂。
[0007]因此，本發明的目的是提供對這些問題的解決方案，由此降低成本和/或提高光伏模塊的生產速度。換句話說，目的是提供一種用于將分布式電池從尺寸為A的晶圓擴展至具有尺寸B的晶圓上的分布式配置的自動方法，其中B>A，例如從4”擴展至8”或者從6”擴展至12”。
[0008]本發明可以涉及一種用于多個光伏電池的制造方法，該方法包括以下步驟:獲得相對于彼此以第一距離放置的多個光伏電池；將伸展材料附接至所述多個光伏電池；以及使所述伸展材料伸展，使得所述多個光伏電池相對于彼此以第二距離產生，其中，所述第二距離大于所述第一距離。
[0009]這提供了以下有益優勢:可以用簡單和并行處理使電池同時彼此移開至第二距離。
[0010]在一些實施方式中，所述制造方法還可以包括以下步驟:在伸展步驟之后，將所述多個光伏電池定位在目標基板上，同時所述電池仍被附接至所述伸展材料。
[0011]這提供了以下有益優勢:該伸展材料不僅可以被用于將電池彼此移開，而且還用于將這些電池承載到目標基板上并且用于將這些電池精確定位到該目標基板上。
[0012]在一些實施方式中，所述制造方法還可以包括以下步驟:在定位步驟之后，將所述多個光伏電池裝配至所述目標基板；以及在裝配步驟之后，從所述多個光伏電池去除被伸展的材料。
[0013]這提供了以下有益優勢:所述電池能夠被牢固地保持在適當的位置并且在裝配步驟期間通過伸展或被伸展的材料保持機械穩定。
[0014]在一些實施方式中，所述制造方法還可以包括以下步驟:在定位步驟之后，從所述多個光伏電池去除被伸展的材料；以及在去除步驟之后，將所述多個光伏電池裝配至所述目標基板。
[0015]這提供了以下有益優勢:由于通過在裝配之前去除被伸展的伸展材料改進了對這些電池的獲取而有助于該裝配。
[0016]在一些實施方式中，所述多個光伏電池可以從尺寸A的晶圓獲得，并且所述目標基板可以是大于尺寸A的尺寸B的晶圓，且所述多個光伏電池可以被附接至所述伸展材料并且從值為2”或4”或6”或者8”的初始尺寸A被伸展至值為4”或6”或8”或者12”的相應的更大尺寸B。
[0017]這提供了以下有益優勢:使用在半導體技術中常用的針對初始基板和目標基板兩者的標準尺寸的晶圓而有助于太陽能電池組件的制造進而容易在當前現有的生產線中實現太陽能電池組件的制造。
[0018]在一些實施方式中，裝配步驟可以包括以下步驟:接合至所述目標基板，具體地，直接接合或金屬接合至所述目標基板。
[0019]這提供了以下有益優勢:能夠在電池與目標基板之間獲得改進的電連接和熱連接。
[0020]在一些實施方式中，裝配步驟還可以包括在接合之前的接合準備步驟，具體地，在所述多個光伏電池中的至少一個或所述目標基板上沉積導電膠或沉積粘合劑和/或導電中間層，或者通過等離子體處理或化學機械拋光的表面制備。
[0021]這提供了以下有益優勢:獲得關于其強度和質量的改進的接合。
[0022]在一些實施方式中，所述目標基板可以是半導體基板，并且可以包括至所述多個光伏電池的觸點。
[0023]這提供了以下有益優勢:到該電池的后續連接能夠經由到該目標基板的連接來進行，在該目標基板上可以提供比在電池本身上更大的觸點，由此有助于實現諸如絲焊連接的連接。
[0024]在一些實施方式中，所述制造方法還可以包括以下步驟:切割所述目標基板以實現多個太陽能電池組件，各個太陽能電池組件包括所述多個光伏電池中的一個。
[0025]這提供了以下有益優勢:太陽能電池組件能夠隨后被放置在諸如散熱器或模塊的底板(base plate)的另一結構上。由于太陽能電池組件具有比光伏電池更大的尺寸，所以處理太陽能電池組件比處理光伏電池更容易。
[0026]在一些實施方式中，所述制造方法還可以包括以下步驟:將所述多個太陽能電池組件裝配到散熱器上。
[0027]這提供了以下有益優勢:能夠使電池中生成的熱量消散。
[0028]在一些實施方式中，所述光伏電池可以是多結II1-V聚光光伏電池。
[0029]這提供了以下有益優勢:能夠提尚電池效率。
[0030]在一些其它實施方式中，所述多結II1-V聚光光伏電池可以被設置或形成在半導體基板上，具體地，在GaAs、InP、Ge或Si上，并且所述制造方法還可以包括以下步驟:去除所述基板和分隔所述光伏電池。
[0031]這提供了以下有益優勢:伸展處理能夠在II1-V聚光光伏電池的制造處理中被實施，去除大部分昂貴的基板使得能夠降低成本，因為這些基板可以被重新用于其它電池的后續制造處理。
[0032]在一些其它實施方式中，所述多結II1-V聚光光伏電池可以具有幾微米，具體地，低于10 μm的厚度。
[0033]這提供了以下有益優勢:即使非常薄的光伏電