具有多層的導電箔及形成該導電箔的方法
【專利摘要】本發明的實施例大體上系關于用于光電模塊的具有多層的導電箔及形成該些導電箔的方法。導電箔通常包括具有一或更多金屬層的鋁箔層，其中安置在該鋁箔層上的接觸電阻減少。耐蝕材料及介電材料通常安置于金屬層的上表面上。導電箔可在建構光電模塊之前形成于載體之上，隨后該些導電箔可在該光電模塊建構期間作為導電箔組合件應用于光電模塊。形成導電箔的方法通常包括以下步驟：黏著鋁箔至載體，自鋁箔表面移除原生氧化物及濺射金屬至鋁箔上。介電材料及耐蝕材料可隨后被涂覆于濺射金屬的上表面。
【專利說明】具有多層的導電箔及形成該導電箔的方法
【技術領域】
[0001]本發明的實施例大體上關于用于制造具有后觸點電池的光電模塊的導電箔及生產該些導電箔的方法。
【背景技術】
[0002]太陽能電池是將日光轉換成電力的光電裝置。每一太陽能電池產生特定量的電力，且每一太陽能電池通常平鋪成互連太陽能電池的陣列，該些互連太陽能電池經尺寸調整以傳遞所要量的產生的電力。產生的電力藉由導電電路自太陽能電池傳送至接線盒，該導電電路耦接至太陽能電池的后觸點。導電電路通常是由銅形成，銅是相對昂貴的材料，且因此該導電電路代表了制造陣列的總成本的相當大一部分。陣列生產成本增加導致藉由陣列生產的每千瓦小時的成本增加。
[0003]因此，需要用于光電模塊的較低成本的導電箔及生產該些導電箔的方法。
【發明內容】
[0004]本發明的實施例大體上關于用于光電模塊的具有多層的導電箔及形成該些導電箔的方法。導電箔通常包括具有一或更多金屬層的層鋁箔，其中安置在該鋁箔層上的接觸電阻減少。耐蝕材料及介電材料通常安置于金屬層的上表面上。導電箔可在建構光電模塊之前形成于載體之上，隨后該些導電箔可在光電模塊建構期間作為導電箔組合件應用于光電模塊。形成導電箔的方法通常包括以下步驟:黏著鋁箔至載體，自鋁箔表面移除原生氧化物及濺射金屬至鋁箔上。介電材料及耐蝕材料可隨后被涂覆于濺射金屬的上表面。
[0005]在一個實施例中，導電箔組合件包含:載體，該載體包含聚酯；黏著劑，該黏著劑安置于載體的一個表面上；及導電箔，該導電箔安置于黏著劑上。導電箔包含:鋁箔，該鋁箔與黏著劑接觸；銅層，該銅層安置于鋁箔之上；及耐蝕材料，該耐蝕材料安置于銅層上。
[0006]在另一實施例中，導電箔組合件包含:載體及安置于載體的一個表面上的黏著劑。導電箔系安置于黏著劑上。導電箔包含:鋁箔，該鋁箔與黏著劑接觸；第一金屬層，該第一金屬層安置于鋁箔之上；及耐蝕材料，該耐蝕材料安置于第一金屬層上。
[0007]在另一實施例中，形成導電箔組合件的方法包含黏著鋁箔至載體。鋁箔及載體隨后定位于濺射腔室內并被饋送滾輪及拉緊滾輪支撐。鋁箔的表面曝露于離子氣體以自該表面移除原生氧化物，且隨后濺射金屬至鋁箔的表面。涂覆介電材料至濺射金屬的表面上，該介電材料具有穿過該介電材料的開口，且隨后涂覆耐蝕材料至由穿過介電材料的開口界定的區域中的濺射金屬。
[0008]在另一實施例中，光電模塊包含第一載體及導電箔組合件，該導電箔組合件黏著至第一載體的表面。導電箔組合件包含:第二載體及黏著至該二載體的鋁箔。第一金屬層安置于招箔之上，且耐蝕材料安置于第一金屬層上。介電材料被安置于第一金屬層之上，該介電材料具有穿過該介電材料的開口。光電模塊還包括安置于介電材料之上的封裝材料。封裝材料具有穿過該封裝材料的開口，該些開口相鄰于穿過介電材料的開口定位。導電黏著劑安置于穿過該介電材料的開口內及穿過該封裝材料的開口內。導電黏著劑與第一金屬層電氣接觸。多個太陽能電池定位于封裝材料上并與導電黏著劑接觸。多個太陽能電池經由導電黏著劑電氣耦接至第一金屬層。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0009]因此，可以詳細理解本發明的上述特征結構的方式，即上文簡要概述的本發明的更特定描述可參照實施例進行，該些實施例中的一些實施例圖標于附圖中。然而，應注意，附圖僅圖示本發明的典型實施例，且因此不欲將該些附圖視為本發明的范圍的限制，因為本發明可允許其它同等有效的實施例。
[0010]圖1是根據本發明的一個實施例的光電模塊的局部截面的俯視圖。
[0011]圖2是沿圖1的剖面線2-2的光電模塊的剖面圖。
[0012]圖3A是根據本發明的一個實施例的導電箔組合件的俯視圖。
[0013]圖3B是沿圖3A所示的剖面線3B-3B的導電箔組合件的剖視圖。
[0014]圖4是根據本發明的一個實施例圖示用于形成光電模塊的方法的流程圖。
[0015]為了促進理解，在可能情況下已使用相同附圖標記以指定為諸圖所共享的相同組件。預期一個實施例的組件及特征結構可有利地并入其它實施例中而無需進一步敘述。
【具體實施方式】
[0016]本發明的實施例大體上關于用于光電模塊的具有多層的導電箔及形成該些導電箔的方法。導電箔通常包括具有一或更多金屬層的鋁箔層，其中安置在該鋁箔層上的接觸電阻減少。耐蝕材料及介電材料通常安置于金屬層的上表面上。導電箔可在建構光電模塊之前形成于載體之上，隨后該些導電箔可在光電模塊建構期間作為導電箔組合件應用于光電模塊。形成導電箔的方法通常包括以下步驟:黏著鋁箔至載體，自鋁箔表面移除原生氧化物及濺射金屬至鋁箔上。介電材料及耐蝕材料可隨后被涂覆于濺射金屬的上表面。
[0017]圖1是根據本發明的一個實施例的光電模塊100的局部截面的俯視圖。光電模塊100是自光電模塊100的光接收側查看，并且光電模塊100被圖示為按從上至下的方式移除光電模塊100的各層以圖不光電模塊100的組件。光電模塊100圖不安置于載體102的頂表面上的互連太陽能電池Iio的陣列。光電模塊100包括載體102、多個導電箔104、介電材料106、封裝材料108及多個太陽能電池110。載體102包括黏著于底部鋁薄片的聚合材料的頂部薄片，該聚合材料諸如聚酯、聚氟乙烯、聚乙烯對苯二酸鹽、聚乙烯萘、MYLARu、KAPTONk.或TEDLARu。聚合材料通常具有自約100微米至約200微米的范圍內的厚度，而鋁層通常具有約9微米至約50微米的厚度。載體102的鋁層定位于光電模塊100的后表面以充當濕氣及蒸氣阻障。
[0018]多個導電箔104定位于載體102的前表面，并且多個導電箔104黏著至載體102的聚合材料。導電箔104是撓性導電金屬帶，該些導電金屬帶經尺寸調整以具有電氣耦接至該些導電金屬帶的所要數目的太陽能電池110。導電箔104通常為具有預定形狀、配置或形成于導電箔內的電路圖案的圖案化導電箔。圖1中所示的導電箔104各自經尺寸調整以具有三個耦接至該導電箔104的太陽能電池110，諸如后觸點太陽能電池。然而，預期每一導電箔104的尺寸可經調整以容納多于三個太陽能電池110。導電箔104藉由間隙112彼此間隔開以在導電箔104之間提供電氣隔離。導電箔104中的每一者包括多個溝槽114，該些溝槽114于導電箔104中形成，以實體且電氣分離每一導電箔104的各部分。在一些設置中，如圖1所圖示，載體102可具有多個圓柱帶105，該多個圓柱帶安置及/或黏著于載體之上。圓柱帶105通常包含多個導電箔104或導電區域，該些導電區域藉由溝槽114在一個方向(例如Y軸方向)上彼此分離并藉由間隙112在另一方向(例如X軸方向)上與其它圓柱帶105分離。在一個配置中，在圓柱帶105內分離導電箔104的溝槽114中的每一者是以交錯圖案形成，其中溝槽114或分離溝槽是非平直的、非直線的及/或具有波形圖案，如圖1及圖3所示。因此，相鄰定位的導電箔104中的每一者可具有指狀區域104A，該些指狀區域104A藉由溝槽114實體上及電氣上與彼此分離。分離溝槽114可藉由移除固態導電箔材料部分而形成，舉例而言，藉由利用自動沖壓機、摩擦鋸、激光劃線裝置或其它類似切割技術。在一個配置中，導電箔104中的每一者是以分離形成工藝形成，且隨后以間隔開的關系定位于載體102上以便溝槽114將每一導電箔104電氣分離。
[0019]太陽能電池110中的每一者定位于溝槽114中的一者上，且太陽能電池110中的每一者被置放成與導電箔104的指狀區域104A電氣接觸。太陽能電池110的具有第一電極性的后觸點(例如η型區域)經定位以在溝槽114的一側上與導電箔104的指狀區域104Α電氣接觸，而相同太陽能電池110的具有相反電極性的后觸點(例如P型區域)經定位以在溝槽114的相對側上與導電箔104的指狀區域104Α電氣接觸。因此，當導電箔104被用于具有多個串聯的太陽能電池的光電模塊中時，導電箔104的指狀區域104Α被用以連接在相鄰太陽能電池中形成的具有相反摻雜劑類型的區域。在一個實例中，每一含有導電箔104的圓柱帶105被用以串聯互連太陽能電池110的陣列，諸如安置于光電模塊100中的圓柱帶105上的四個太陽能電池列中的一列中的四個太陽能電池110。安置于光電模塊100中的太陽能電池110可由基板形成，該些基板含有以下材料:諸如單晶硅、多結晶硅、多晶硅、鍺(Ge)、砷化鎵(GaAs)、碲化鎘(CdTe)、硫化鎘(CsS)、銅銦鎵硒(CIGS)、銅銦硒(CuInSe2)、磷化銦鎵(GaInP2)，及異質接面電池，諸如GaInP/GaAs/Ge、ZnSe/GaAs/Ge或用以將日光轉換成電力的其它類似基板材料。由太陽能電池110中的每一者產生的電流經過太陽能電池110及導電箔104流至母線116A及母線116B，該導電箔104經由串聯連接耦接至太陽能電池110。隨后電流經由母線116A、116B自光電模塊100提取，該些母線116A、116B經由開口117連接至接線盒(未圖示)，該開口 117穿過載體102安置。應注意，定位于光電模塊100的邊緣附近的導電箔104具有比定位于光電模塊100內部的導電箔104長的長度。定位于邊緣附近的導電箔104具有更長的長度以便接觸母線116A，該些母線116A比母線116B更遠離于導電箔104定位(母線116B與定位于光電模塊100的內部附近的導電箔104接觸)。在一些配置中，如圖1所示，導電箔104的圓柱帶105中至少兩者橫跨載體102表面(例如X-Y平面)在一個或更多方向上具有不均勻長度。在一個實例中，如圖1所示，Y軸方向上的最外面的圓柱帶105長于中間兩個圓柱帶105。如上所述，圓柱帶105的這種配置將允許電氣耦接至最外面的圓柱帶105的母線116A載運電流至接線盒開口 117而不接觸其它圓柱帶105 (例如中間的圓柱帶105)，并允許電氣耦接至內部圓柱帶105的母線116B載運電流至接線盒開口 117而不接觸母線116A。
[0020]諸如丙烯酸酯或甲基丙烯酸脂的介電材料106安置于每一導電箔104的上表面上。介電材料106并不安置于如圖1所示的間隙112、溝槽114中或載體102的上表面上。然而，在一些實施例中，預期介電材料106可安置于間隙112或溝槽114中。介電材料106在所要位置于導電箔104與定位于導電箔104上的太陽能電池110之間提供電氣隔離。介電材料106包括穿過介電材料106形成的多個開口 118以允許導電黏著劑120安置于該多個開口 118中。導電黏著劑120可為含金屬的膏狀物，且導電黏著劑120經定位以在太陽能電池110的后觸點與導電箔104之間形成電氣連接。耐蝕材料(未圖示)被安置于在導電箔104的上表面上的導電黏著劑120的下方。耐蝕材料可為諸如有機三唑的有機可焊性防腐(OSP)材料，該耐蝕材料防止導電箔104的上表面的銹蝕、腐蝕或氧化以允許穩定結合形成至該上表面。
[0021]諸如乙烯醋酸乙烯酯(EVA)的封裝材料108安置于介電材料106上。封裝材料108用以占據光電模塊100之內的空間以防止形成濕氣可能聚集的間隙；發生濕氣聚集將非所要地降低光電模塊100的可靠性。封裝材料108包括穿過封裝材料108形成的開口。穿過封裝材料108形成的開口 122與穿過介電材料106形成的開口 118對準。開口 118及開口 122的對準允許導電黏著劑120與太陽能電池110接觸，該些太陽能電池110定位于封裝材料108的上表面上。
[0022]雖然圖1的光電模塊100包括四個導電箔104，預期任何數目的導電箔可應用于載體102的表面。預期導電箔104的數目或耦接至每一導電箔104的太陽能電池110的數目可以根據光電模塊100中要包含的太陽能電池110的所需數目而調整。在一個實例中，具有1.7米長度及I米寬度的光電模塊包括六個導電箔，每一導電箔具有約16厘米的寬度及約1.6米的長度。
[0023]圖2是沿圖1的剖面線2-2的光電模塊100的剖面圖。圖2圖示定位于封裝材料108上并藉由導電黏著劑120電氣連接至導電箔104的太陽能電池110。導電箔104定位于載體102上并且導電箔104藉由載體102支撐。載體102包括藉由諸如壓敏黏著劑的黏著劑234黏著至聚合材料232的鋁層230。導電箔104藉由黏著劑254黏著至載體252。可由聚合材料形成的載體252在將導電箔104整合至光電模塊中之前支撐導電箔104。載體252藉由諸如壓敏黏著劑的黏著劑236黏著至載體102的上表面。
[0024]導電箔104包括由至少兩種不同金屬形成的多個導電層。導電箔104包括鋁箔層238及諸如銅的金屬層240，該金屬層240安置于鋁箔238的上表面上。鋁箔238由1145鋁(鋁業協會指定)形成，并且鋁箔238具有自約25微米至約100微米的范圍內的厚度，例如，約75微米的厚度。金屬層240通常具有小于鋁箔238厚度的厚度。舉例而言，當金屬層240是銅時，金屬層240可具有自約500埃至約2500埃的范圍內的厚度，諸如約1000埃的厚度。金屬層240安置于鋁箔238上以降低安置于導電箔104上表面上的導電材料的接觸電阻。應相信，鋁箔238負責載運光電模塊內大部分電流。歸因于鋁相較于銅的降低的導電性，導電箔104的厚度通常大于完全由銅形成的導電箔的厚度(例如，約50微米)。相較于鈍銅導電箔的導電箔104的增加的厚度補償鋁的降低的導電性。
[0025]包括由不同金屬形成的多個層(例如鋁箔238及金屬層240)的導電箔104可用比完全由銅形成的導電箔更低的成本生產。銅相較于鋁相對較昂貴，因此，藉由由鋁形成大部分導電箔104，可降低導電箔104的成本。由于使用鋁箔238的導電箔104的材料成本的降低使光電模塊100 (如圖1所示)的制造成本得以降低。因此藉由光電模塊100生產的能量的每千瓦小時成本亦得以降低。[0026]金屬層240定位于鋁箔238的上表面以降低與導電黏著劑120或耐蝕材料242的接觸電阻(當利用銀離子浸入時，如下文所論述)。金屬層240藉由覆蓋鋁箔238的上表面來降低導電箔104與耐蝕材料242或導電黏著劑120之間的接觸電阻。藉由覆蓋鋁箔238的上表面，金屬層240防止鋁箔238的氧化。在光電制造期間由于大氣暴露可形成氧化鋁，該氧化鋁具有比鋁更大的電阻。因此，若耐蝕材料242或導電黏著劑120安置成與氧化鋁接觸，則該光電模塊將在氧化鋁界面處經受增加的接觸電阻，因此降低器件效能。然而應用金屬層240防止了鋁箔238的上表面的氧化，從而產生使用鋁作為導體的能力。
[0027]此外，金屬層240不僅降低光電模塊內的接觸電阻，且金屬層240亦改良太陽能電池110與導電箔104的黏著性。諸如導電黏著劑120的金屬膏狀物不充分地黏著至鋁，諸如鋁箔238。導電黏著劑的較差黏著性降低光電模塊的可靠性。然而，藉由將金屬層240應用于鋁箔238的上表面，可在該導電箔及導電黏著劑120之間形成可靠結合。因此，即使當使用成本較低材料用于諸如鋁箔的導電箔104時，亦可維持光電模塊的可靠性。
[0028]為了避免金屬層240的氧化、銹蝕或腐蝕，諸如有機三唑(例如，苯三唑)的耐蝕材料242被涂覆于導電箔104的金屬層240的上表面。耐蝕材料242是以穿過介電材料106的開口界定的圖案涂覆，并且耐蝕材料242涂覆至金屬層240的任何其它曝露部分上。通常不必將耐蝕材料242涂覆至金屬層240的整個表面，因為藉由導電黏著劑120至導電箔104的電氣連接僅將在穿過介電材料106的開口界定的區域內制造。然而，在一些實施例中，預期耐蝕材料242可能安置于導電箔104的整個表面上。
[0029]應注意，耐蝕材料242可能會或可能不會在導電箔104的上表面上形成實際的實體層，例如，當利用液體耐蝕材料時。然而，為了解釋的目的，本文的實施例將描述為導電箔104接觸的導電黏著劑120 (除了在使用銀作為耐蝕材料的實施例中之外)；然而應理解在導電黏著劑120與導電箔104之間可能存在幾埃厚的耐蝕材料242。在圖2中所示的耐蝕材料層242僅意謂表示耐蝕材料的涂覆，并不意欲表示在所有情況下的實體層的存在。
[0030]除有機三唑的外，預期使用其它耐蝕材料。舉例而言，耐蝕材料242可為購自Enthone, Inc的ENTEKk⑶56。在替代性實施例中，耐蝕材料242可為諸如銀層、錫層或鎳層的金屬層，該金屬層具有約0.1微米至約1.5微米的厚度。在金屬層被用作耐蝕材料242的實施例中，耐蝕材料242將成為導電黏著劑120與導電箔104之間的實體層。在一個實施例中，耐蝕成品(ACF)材料可選自稱為有機可焊性保存劑(OSP)材料或浸銀表面處理材料的所需接觸加強材料分類之一。在另一實例中，ACF材料包含浸銀材料，該浸銀材料包含銀(Ag)且在導電箔104的表面上具有在約0.1ym與約1.5 μ m之間的厚度，諸如0.4μπι的厚度。在另一實例中，耐蝕材料242包含含銀層，該含銀層由電化學沉積工藝、無電鍍沉積工藝、物理氣相沉積(PVD)工藝、化學氣相沉積(CVD)工藝或其它類似沉積技術形成。
[0031]圖3Α是根據本發明的一個實施例的導電箔組合件350的俯視圖。導電箔組合件350是可在與光電模塊組裝站不同的位置處預先組裝的組合件，并且導電箔組合件350可在光電模塊組裝處理期間應用于該光電模塊。導電箔組合件350包括具有溝槽114的導電箔104，導電箔104耦接至載體252。載體252由諸如PET的聚合材料形成，并且載體252具有在自約10微米至約125微米的范圍內的厚度。載體252類似于導電箔104而成形，并且載體252具有大于導電箔104的寬度。例如，導電箔104可具有約16厘米的寬度，而載體可具有約18厘米的寬度。載體252藉由黏著劑254 (如圖3Β所示)黏著至導電箔104，該黏著劑254諸如購自Spencer，MA的Flexcon的例如FLEXMARf PM500 (透明)的壓
敏黏著劑。希望黏著劑254在定位于載體252與導電箔104之間時經歷低逸氣。圖3A中所示的載體252經尺寸調整以容納三個太陽能電池于該載體252上。
[0032]圖3B是沿圖3A中所示的剖面線3B-3B的導電箔組合件350的剖視圖。導電箔組合件350包括安置于導電箔104的上表面上的介電材料106。介電材料106具有穿過該介電材料106形成的開口 118。開口 118界定一圖案，耐蝕材料242以該圖案涂覆至導電箔104的上表面。耐蝕材料242防止在位于鋁箔238上的金屬層240上形成氧化層。因此，在預先組裝結構內導電箔組合件350包括光電模塊的許多子組件。光電模塊組裝時間藉由利用包含于導電箔組合件350內的預先組裝子組件而減少，因為導電箔組合件350可在單一工藝步驟內定位于光電模塊中。
[0033]圖4是根據本發明的一個實施例圖示用于形成光電模塊的方法的流程圖460。流程圖460被分成步驟462及步驟464。在步驟462中，形成一個或更多個導電箔組合件。在步驟464中，使用在步驟462中形成的一個或更多個導電箔組合件組裝光電模塊。
[0034]步驟462通常發生于滾動條式工藝并且步驟462被分成多個子步驟。步驟462的子步驟是以連續滾動條式工藝來執行的。步驟462開始于子步驟466，其中第一載體材料的卷筒定位于饋送滾輪及拉緊卷筒之上。第一載體材料的卷筒可具有約100米的長度。在子步驟468中，諸如壓敏黏著劑的黏著劑以預定圖案滾筒印刷于第一載體材料的上表面上。預定圖案對應于隨后黏著至第一載體材料的上表面的鋁箔的形狀。在子步驟470中，將一片鋁箔黏著至第一載體材料。儲存于饋送滾輪上的鋁箔經展開且安置于位于第一載體材料上的黏著劑上。第一載體材料及該第一載體材料上的鋁箔經過一組滾輪，該組滾輪經調適成施加足夠壓力于第一載體材料及鋁箔以活化定位于該第一載體材料與該鋁箔之間的壓敏黏著劑。壓敏黏著劑的活化將鋁箔結合至第一載體材料的上表面。
[0035]在子步驟472中，在將鋁箔黏著至第一載體材料之后，鋁箔及第一載體材料被定位于處理腔室內并曝露于諸如氬氣等離子體的由惰性氣體形成的等離子體中。如在腹板涂布設備中已知，處理腔室可在該處理腔室的側面具有開口以容納穿過該處理腔室的鋁箔及載體材料的卷筒。等離子體藉由空心陽極或線性離子源而產生。當利用空心陽極時，定位在空心陽極及鋁箔之下的滾輪用直流電負向偏壓。當使用線性離子源時，利用約IOOOeV的離子束能。等離子體接觸鋁箔的上表面以蝕刻鋁箔的上表面且自該上表面移除原生氧化物。一般而言，鋁箔在蝕刻處理期間不經偏壓。因此，不過度蝕刻鋁箔而非所要地移除金屬鋁箔。確切而言，等離子體蝕刻通常僅自鋁箔的表面移除原生氧化物。歸因于原生氧化物的降低的導電性及隨后安置于鋁箔的上表面上的導電層的相應增加的接觸電阻，鋁箔的表面上的原生氧化物是非所要的。因此，為改良最終光電模塊的效能，需要自鋁箔移除原生氧化物。
[0036]在子步驟474中，在蝕刻鋁箔的表面且未將鋁箔曝露至含氧環境中(以防止另一原生氧化層的形成)之后，諸如銅層的金屬層被涂覆至鋁箔的上表面。金屬層在濺射腔室中沉積于鋁箔上，該濺射腔室經調適以容納第一載體材料及鋁箔的卷筒，該第一載體材料及鋁箔的卷筒穿過并且定位于濺射腔室的處理區域內部。金屬層密封鋁箔的表面，并且金屬層防止在鋁箔上形成原生氧化物表面。此外，金屬層提供用于增加隨后涂覆于金屬層上的導電黏著劑的結合強度的表面，因為導電黏著劑通常不充分黏合至鋁箔(導致最終器件的可靠性問題)。金屬層藉由使用諸如氬氣的非反應濺射氣體將材料自金屬靶材濺射至鋁箔表面來涂覆至鋁箔。濺射至鋁箔表面上的金屬的厚度通常根據被濺射的金屬而變化。例如，當濺射銅至鋁箔表面上時，銅可被濺射至自約500埃至約2500埃的范圍內的厚度。
[0037]在濺射處理期間，鋁箔及第一載體材料定位于處理腔室內部。空心陽極或線性離子源用以將金屬自靶材濺射至鋁箔的上表面上。使用空心陽極或線性離子源而非射頻(radio frequency;RF)源以便RF電流不會非所要地沿著鋁箔耦接至滾動條式處理系統的其它位置。因為步驟462中形成的導電箔組合件是使用連續滾動條式工藝生產，所以在處理期間，鋁箔及第一載體材料穿過濺射腔室上游及下游的多個處理站。沿著鋁箔將RF電流耦接至上游或下游處理位置可由于提供RF電流至非所要位置而導致危險處理條件。因此，需要在濺射腔室內提供足夠的RF電流返回路徑以避免將RF電流耦接至滾動條式處理系統中的非所要位置。
[0038]在鋁箔的上表面形成金屬層之后，在子步驟476中，介電材料印刷于安置于鋁箔上的金屬層的上表面上。介電材料藉由網版印刷或滾筒涂布以具有穿過該介電材料的開口的圖案而涂覆于鋁箔的大體整個表面。若介電材料要求固化，則介電材料在涂覆于金屬層的上表面之后被固化。適當的固化工藝通常取決于介電材料的成分，并且適當的固化工藝可包括遠紫外光固化或熱固化連同其它固化工藝。在將介電材料安置于金屬層上之后，載體向下游移動，介電材料相鄰于網版印刷裝置定位，該網版印刷裝置經調適成涂覆耐蝕材料。在子步驟478中，耐蝕材料被涂覆于包括由穿過介電材料的開口界定的圖案的金屬層的暴露部分。耐蝕材料是液體材料，該液體材料防止金屬層的暴露部分的侵蝕、銹蝕或氧化。在滾動條式工藝期間，耐蝕材料藉由將鋁箔及該鋁箔上的層安置于耐蝕材料浴中而涂覆。一系列滾輪經定位以引導鋁箔及該鋁箔上的層穿過該材料浴。
[0039]在子步驟480中，在涂覆耐蝕材料之后，具有鋁箔、金屬層、金屬層上的介電材料及耐蝕材料的第一載體材料被相鄰于沖壓機中的模座定位。沖壓機藉由致動器制動，且模座形成穿過介電層、金屬層及鋁箔的多個溝槽。較佳地，沖壓機經調整以便模座不切斷第一載體材料。因為第一載體材料未被模座切斷，所以導電箔的分離區段(藉由由模座形成的溝槽分離)在一片均勻第一載體材料上保持支撐，而并非被切斷成為各別區段。
[0040]在子步驟482中，第一載體材料的卷筒及該卷筒上的溝槽化導電箔利用刀片切斷成為具有預定長度的區段，從而形成多個導電箔組合件。導電箔組合件的長度可基于需要定位在導電箔組合件上的太陽能電池的數目而選擇。例如，導電箔組合件的長度可經選擇在導電箔組合件上容納約十個太陽能電池。隨后導電箔組合件由機器人抓取并堆棧于儲存單元內，諸如用于形成光電模塊的倉匣。
[0041]在子步驟482中將卷筒分段的一益處為該些區段可被切斷成為多個長度。當形成不同尺寸的光電模塊時或當形成包括具有不同長度的多個導電箔的光電模塊時，卷筒的分段尤其有利。例如，光電模塊可包括不同長度的導電箔，以促進與定位于該光電模塊上的匯流帶的連接。在一個實例中，光電模塊在光電模塊的外邊緣上具有導電箔，該些導電箔相較于位于外部導電箔內部的導電箔離各別相應的匯流帶間隔更遠。在此實例中，可能希望接近光電模塊的外邊緣的導電箔的長度大于內部導電箔的長度，以促進與相鄰于導電箔定位的匯流帶接觸。
[0042]步驟464被分成多個子步驟，用于利用在步驟462中形成的導電箔組合件形成光電模塊。在步驟464的子步驟484中，第二載體材料定位于支撐件上，該第二載體材料經尺寸調整以容納預定數目的太陽能電池。支撐件包括多個開口，該多個開口在該支撐件的表面中形成，可經由該多個開口施加真空吸力以幫助保持第二載體材料在所要位置。在子步驟486中，一個或更多個導電箔組合件被定位于第二載體材料上。導電箔組合件利用機器人以預定的圖案被定位于第二載體材料上。機器人自導電箔組合件的倉匣抓取導電箔組合件，同時黏著劑例如藉由滾輪涂覆或網版印刷被涂覆至第二載體材料的上表面上。然后，機器人將導電箔組合件的第二載體材料安置于網版印刷黏著劑上。若多個導電箔將被涂覆于第二載體材料的上表面上，則隨后重復子步驟486。
[0043]在置放導電箔于第二載體材料上之后，在子步驟488中，母線在第二載體材料之上定位成與導電箔中的每一者電氣接觸。母線利用機器人置放于第二載體材料上，且隨后導電黏著劑被涂覆于導電箔中的每一者以形成電氣連接。此外，一開口相鄰于母線穿過第二載體材料形成，以便母線可穿過第二載體材料安置以允許自光電模塊的前表面至后表面的電氣連接。在子步驟490中，置放母線之后，利用機器人將一片封裝材料定位于介電材料之上，介電材料安置于導電箔上。該片封裝材料包括穿過該片封裝材料中的開口，該些開口與穿過介電材料的開口對準。
[0044]在子步驟492中，導電黏著劑被網版印刷在介電材料及封裝材料的開口中的導電箔上。導電黏著劑在導電箔與隨后定位在該些導電箔上的太陽能電池的后觸點之間形成電氣連接。在子步驟494中，多個太陽能電池定位于該片封裝材料之上且與導電黏著劑電氣接觸。太陽能電池利用具有真空夾持器的機器人定位于封裝材料之上。機器人自太陽能電池堆棧中抓取太陽能電池，并且該機器人將太陽能電池置放于光電模塊上的預定位置。重復該處理直至所要數目的太陽能電池已定位于光電模塊上。
[0045]在子步驟496中，第二層封裝材料定位于光電模塊中的太陽能電池上。第二層是一片封裝材料，且該第二層利用機器人定位。第二層封裝材料可能由與第一層封裝材料類似的材料形成，并且該第二層封裝材料大體上覆蓋整個光電模塊。第二層封裝材料防止在光電模塊內形成非所要的氣穴，并且提供在太陽能電池與隨后置放在該些太陽能電池之上的玻璃片之間的分離及熱膨脹系數適應性。在子步驟498中，透明玻璃片藉由機器人定位于第二層封裝材料之上。隨后，當壓力被施加于玻璃片的上表面以分層光電模塊時，光電模塊經受例如約155°C的加熱。
[0046]流程圖460圖不形成光電模塊的一個實施例；然而，預期形成光電模塊的其它實施例。在另一實施例中，步驟462及步驟464的子步驟并不發生于連續滾動條式工藝中。確切而言，子步驟466至子步驟470發生于第一工藝位置；子步驟472至子步驟474發生于第二工藝位置；子步驟476至子步驟482發生于第三工藝位置；子步驟484至子步驟486發生于第四工藝位置，且子步驟488至子步驟498發生于第五工藝位置。在此實施例中，在每一工藝位置中，載體滾輪(及在載體滾輪上的層)定位于新的饋送滾輪/拉緊滾輪或支撐件上。此外，在此實施例中，在子步驟486之后，穿過載體以容納母線的開口可形成于第四工藝位置處。在另一實施例中，預期步驟462及步驟464可以平面工藝來執行，例如在不利用饋送滾輪及拉緊滾輪的情況下執行。
[0047]在另一實施例中，子步驟468包括網版印刷或噴涂黏著劑至載體的上表面。在另一實施例中，預期子步驟466至子步驟482中的每一子步驟發生于真空罩內而不在各子步驟之間破壞真空。在另一實施例中，等離子體用以在子步驟472中自鋁箔表面移除原生氧化物，該等離子體可由氬氣之外的氣體形成，該些氣體包括氖氣及氙氣。用以形成等離子體的氣體不必為惰性氣體，確切而言，可使用任何相對于鋁箔為化學上惰性的氣體。此外,預期該等離子體亦可包括氫。在又一實施例中，子步驟474中涂覆的金屬層或者可藉由化學氣相淀積、原子層沉積、無電鍍沉積、電化學電鍍或分子束磊晶涂覆。此外，在子步驟474中沉積的金屬層可能是一或更多黃金層、錫層、銀層、鉬層、鈦層、鎳層、釩層、鉻層、鋁層或銅層。舉例而言，分離的鎳層或鎳釩合金層可在用于互連時安置于鋁箔與銅層之間以增加銅與鋁箔的黏著性，或增強銅與鋁箔的可焊性。黏著層通常具有自約10奈米至約100奈米的范圍內的厚度。
[0048]在另一實施例中，子步驟476中涂覆的介電材料可藉由橡皮壓印或滾筒涂布被安置于金屬層的上表面上。在又一實施例中，預期在子步驟478期間涂覆的耐蝕材料亦可藉由滾筒涂布而非浴中的浸潰涂布涂覆。或者，預期耐蝕材料可為諸如銀的金屬，銀可藉由浸銀或音波熔接涂覆。在另一實施例中，預期在子步驟488中導電箔可被焊接至母線，尤其當鎳用于鋁箔與安置在鋁箔上的金屬層之間的介層。在又一實施例中，預期在子步驟490及子步驟496中定位于光電模塊內的封裝材料可網版印刷或滾筒涂布于介電材料上。此外，預期在被定位于光電模塊內時，于子步驟490中定位的該片封裝材料可缺少穿過封裝材料的開口。在此實施例中，當封裝材料安置于介電材料之上時，激光隨后可用以形成穿過該片封裝材料的開口。
[0049]在另一實施例中，預期利用RF功率產生的等離子體可用于子步驟472及子步驟474中。在此實施例中，子步驟480在子步驟474之前發生，或者鋁箔在子步驟474之前被分成所要長度的鋁箔片。在此實施例中，將RF電流耦接至滾動條式處理系統中的非所要位置(例如，濺射腔室的上游或下游)的可能性得以降低，因為鋁箔是不連續膜(由于形成于鋁箔中的溝槽或鋁箔分離成個體鋁箔件)。然而，預期當子步驟480在子步驟474之前發生時，濺射可橋接溝槽或在溝槽上沉積，從而連接鋁箔的分離部分。若溝槽藉由濺射金屬被橋接，則預期可在子步驟474之后第二次執行子步驟480。在另一實施例中，預期子步驟480在子步驟474之后但在子步驟476之前發生。在此實施例中，介電材料可安置于由沖壓機形成的溝槽內部。
[0050]在另一實施例中，子步驟472可藉由自鋁表面化學蝕刻移除原生氧化鋁且如例如在鋅酸鹽工藝內沉積鋅金屬保護層而完成。藉由將金屬層電鍍于鋁基板上，此涂布之后緊接著子步驟474。電鍍金屬在界面處于不存在氧化物的情況下形成良好冶金鍵。電鍍金屬可為0.25微米至2.5微米厚度的銅，較佳是I微米厚度的銅，該電鍍金屬利用例如含氰化物浴的銅電鍍工藝。或者，諸如鎳(Ni)或錫(Sn)的其它金屬可在銅沉積之前被涂覆。氧化物移除及電鍍工藝可以垂直或水平方式進行。該工藝較佳地以連續滾動條式方式進行，但或者可在各片材料上執行。
[0051]雖然本文的實施例通常描述利用1145鋁箔形成光電模塊，但是亦預期利用鋁的其它組合物。例如，具有銅或其它金屬的合金可用以在當前操作流程期間最小化結構內的電子遷移。此外，預期可利用除了壓敏黏著劑之外的黏著劑。舉例而言，預期可利用溫度硬化黏著劑或壓力下的溫度固化黏著劑或紫外線硬化黏著劑。此外，雖然本文的實施例通常描述用于光電模塊的導電箔，預期本文所述的導電箔還可用于除光電之外的其它應用。舉例而言，預期本文所述的導電箔可用于撓性電路應用或電池應用及其它電子應用中。
[0052]本發明的益處包括減少了光電模塊的制造成本。由于利用銅的較便宜替代物鋁箔，用于光電模塊的導電箔具有更加低的制造成本。由于涂覆于鋁箔的上表面的銅涂層，導電箔具有對導電黏著劑的降低的接觸電阻及增加的結合親合力。導電箔亦減少光電模塊組裝時間，因為導電箔可在光電模塊建構之前于導電箔組合件上形成。導電箔組合件可以儲存于倉匣內，并在單個工藝步驟內整合至光電模塊。
[0053]盡管上文針對本發明的實施例，但可在不脫離本發明的基本范圍的情況下設計本發明的其它及進一步實施例，且本發明的范圍藉由以下權利要求來決定。
【權利要求】
1.一種用于互連光電器件的基板，包含: 第一載體，所述第一載體包含第一聚合材料； 第二載體，所述第二載體包含第二聚合材料； 第一黏著劑，所述第一黏著劑安置于所述第一載體與所述第二載體之間； 第二黏著劑，所述第二黏著劑安置于所述第二載體的一個表面上；以及 導電箔，所述導電箔安置于所述第二黏著劑上，所述導電箔包含: 鋁箔，所述鋁箔與所述黏著劑接觸；以及 第一金屬層，所述第一金屬層安置于所述招箔之上。
2.如權利要求1所述的基板，其特征在于，所述導電箔進一步包含多個圓柱帶，所述多個圓柱帶藉由間隙彼此電氣隔離，且每一圓柱帶包含藉由溝槽分離的多個導電區域。
3.如權利要求2所述的基板，其特征在于，所述多個圓柱帶各自具有長度，且所述多個圓柱帶中的至少兩者的長度的大小是不同的。
4.如權利要求2所述的基板，其特征在于，進一步包含多個母線，其特征在于，所述多個母線中的至少一者電氣耦接至所述多個圓柱帶中的至少一者。
5.如權利要求1所述的基板，其特征在于，所述導電箔包含多個導電區域，所述多個導電區域各自藉由非平直溝槽與相鄰的導電區域電氣分離。
6.如權利要求1所述的基板，其特征在于，所述導電箔進一步包含耐蝕材料，所述耐蝕材料安置于所述第一金屬層上。
7.如權利要求6所述的基板，其特征在于，所述耐蝕材料包含有機三唑。
8.如權利要求6所述的基板，其特征在于，所述第一金屬層包含銅，且所述耐蝕材料包含第二金屬層，所述第二金屬層包含錫(Sn)、銀(Ag)及鎳(Ni)。
9.如權利要求6所述的基板，其特征在于，進一步包含介電材料，所述介電材料具有穿過所述介電材料的開口，所述介電材料安置于所述第一金屬層上，其中所述耐蝕材料安置于所述第一金屬層上，且在第一金屬層上由穿過所述介電材料的所述開口所界定的區域內。
10.如權利要求1所述的基板，其特征在于，所述第二聚合材料包含聚酯。
11.如權利要求1所述的基板，其特征在于，所述導電箔進一步包含第二金屬層，所述第二金屬層安置在所述第一金屬層與所述鋁箔之間，其中所述第二金屬層包含鎳、釩、鈦、鉻或以上各者的組合。
12.如權利要求1所述的基板，其特征在于，所述第一金屬層包含錫、銀、金、鉬、鈦、銅、鎳、鑰;、鉻或以上各者的組合。
13.如權利要求1所述的基板，其特征在于，所述第一載體層包含材料，所述材料選自由以下各者組成的群組:聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚氟乙烯(PVF)、聚酯、聚乙烯萘、MYLAR、KAPTON、TEDLAR 及聚乙烯。
14.如權利要求1所述的基板，其特征在于，進一步包含封裝材料層，所述封裝材料層安置于導電箔之上，所述導電箔包含乙烯醋酸乙烯酯(EVA)。
15.一種用于互連光電器件的基板，包含: 第一載體，所述第一載體包含第一聚合材料； 第二載體，所述第二載體包含第二聚合材料；第一黏著劑，所述第一黏著劑安置于所述第一載體與所述第二載體之間； 第二黏著劑，所述第二黏著劑安置于所述第二載體的一個表面上；以及導電箔，所述導電箔安置于所述第二黏著劑上并形成電路的部分，所述電路用以互連兩個或兩個以上后觸點太陽能電池，所述導電箔包含: 鋁箔，所述鋁箔與所述黏著劑接觸；以及 第一金屬層，所述第一金屬層安置于所述招箔之上。
16.如權利要求15所述的基板，其特征在于，所述導電箔進一步包含多個圓柱帶，所述多個圓柱帶藉由間隙彼此電氣隔離，其中所述多個圓柱帶各自具有長度，且所述多個圓柱帶中的至少兩者的長度的大小是不同的。
17.如權利要求15所述的基板，其特征在于，所述導電箔進一步包含多個導電區域，所述多個導電區域各自藉由非平直溝槽與相鄰的導電區域電氣分離。
18.如權利要求17所述的基板，其特征在于，進一步包含多個母線，其中所述多個母線中的至少一者電氣耦接至所述多個導電區域的至少一者。
19.如權利要求15所述的基板，其特征在于，所述導電箔進一步包含耐蝕材料，所述耐蝕材料安置于所述第一金屬層上。
20.如權利要求19所述的基板，其特征在于，所述第一金屬層包含銅，且所述耐蝕材料包含第二金屬層，所述第二金屬層包含錫(Sn)、銀(Ag)或鎳(Ni)。
21.如權利要求15所述的基板，其特征在于，所述第一金屬層包含錫、銀、金、鉬、鈦、銅、鎳、鑰;、鉻或以上各者的組合。
22.一種用于互連光電器件的基板，包含: 第一載體，所述第一載體包含第一聚合材料； 第二載體，所述第二載體包含第二聚合材料； 第一黏著劑，所述第一黏著劑安置于所述第一載體與所述第二載體之間； 第二黏著劑，所述第二黏著劑安置于所述第二載體的一個表面上；以及導電箔，所述導電箔安置于所述第二黏著劑上并形成電路的部分，所述電路用以互連兩個或兩個以上后觸點太陽能電池，所述導電箔包含: 鋁箔，所述鋁箔與所述黏著劑接觸，其特征在于，所述鋁箔包含多個導電區域，所述多個導電區域各自藉由非平直溝槽與相鄰的導電區域電氣分離；以及銅層，所述銅層安置于所述多個導電區域的至少一部分之上。
23.如權利要求22所述的基板，其特征在于，所述導電箔進一步包含多個圓柱帶，所述多個圓柱帶藉由間隙彼此電氣隔離，其中所述多個圓柱帶各自具有長度，且所述多個圓柱帶中的至少兩者的長度的大小是不同的。
24.如權利要求22所述的基板，其特征在于，所述導電箔進一步包含耐蝕材料，所述耐蝕材料安置于所述銅層上，且其中所述耐蝕材料進一步包含金屬層，所述金屬層包含錫(Sn)、銀(Ag)或鎳(Ni) ο
25.如權利要求22所述的基板，其特征在于，所述第一載體層包含材料，所述材料選自由以下各者組成的群組:聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚氟乙烯(PVF)、聚酯、聚乙烯萘、MYLAR、KAPTON、TEDLAR 及聚乙烯。
26.一種形成導電箔組合件的方法，包含以下步驟:黏著鋁箔至載體； 定位所述鋁箔及所述載體于腔室中，所述鋁箔及所述載體由饋送滾輪及拉緊滾輪支撐； 曝露所述鋁箔的表面至離子氣體以自所述表面移除原生氧化物； 形成金屬層于所述鋁箔的所述表面之上； 涂覆介電材料至所形成金屬的表面，所述介電材料具有穿過所述介電材料的開口 ；及 在由穿過所述介電材料的所述開口所界定的區域內涂覆耐蝕材料至經形成的所述金屬層。
27.如權利要求26所述的方法，其特征在于，進一步包含以下步驟:在所述鋁箔及經形成的所述金屬層中形成多個溝槽。
28.如權利要求26所述的方法，其特征在于，經形成的所述金屬層包含銅。
29.如權利要求26所述的方法，其特征在于，形成所述金屬層的步驟包含以下步驟:濺射金屬，所述金屬選自由以下各者組成的群組:金、錫、銅、銀及鈦。
【文檔編號】H05K3/20GK103493608SQ201280019449
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2012年3月14日 優先權日:2011年3月18日
【發明者】J·特勒, W·博滕伯格, B·J·墨菲, D·H·米金 申請人:應用材料公司