｜劃線設備機台及其太陽電池製程應用之探討

摘要：十八世紀中業英國工業革命後，人類對於石油的依賴性劇增，石化能源的短缺將是人類可視的問題！太陽位於我們所在太陽系的核心，一直以來釋放著源源不絕的光能與熱能，其能量如此潔淨、無限量、無汙染等特性，均為人類開發替代能源不可或缺的基石，取之利用亦是解決能源危機的主要方法之一。

本篇探討太陽能電池製程刻劃設備之功能及其各設計模組，介紹並說明其製程應用的場合。

關鍵詞：機械劃線、雷射劃線、太陽能電池

Keywords：Mechanical Scribing, Laser Scribing, Solar cell

前言
矽晶太陽能電池製造之p-n隔絕技術由最早期的晶片堆疊以砂紙磨邊，演進到晶片堆疊以電漿蝕刻晶片邊緣，目前單晶片以快速雷射邊緣挖溝為主流，因為目前turn-key套裝仍搭配雷射設備及製程技術。隨著薄膜製作技術的進步，使太陽能電池的轉換效率及應用更向前邁進，而製作太陽能電池中有一關鍵的步驟，即是利用雷射刻劃的方式在太陽能電池的導電層上造成絕緣，一個成功的邊緣刻劃應該是乾淨、無隆起、破裂以及線寬越窄越好，以減少反應面積的損失。目前商業上應用於太陽能電池板刻劃的方式，早期是利用機械刻劃的方式，之後由於雷射加工技術的進步，雷射刻劃具有刻劃寬度較小（與機械刻劃的比較），刻劃邊緣的破裂碎片較少的優點，因此目前在刻劃太陽能電池板的主流以雷射刻劃為主。但雷射切割仍可能出現一些缺點，雷射所刻劃過的地方，薄膜會由於熱效應產生碎裂及隆起，刻劃後出現了牆壁般的突起，這現象若出現在最下面的導電層，則有可能會穿過中間的吸收層，導致上下導電層相接而形成短路，且也會使得在沉積更上一層材料的時候，層與層之間無法緊密相接，且在刻劃之後餘留許多碎屑在刻劃過後的位置，這有可能會使得刻劃後的兩端導電，使得絕緣的目的失敗。

另外玻璃基板矽薄膜太陽電池生產製程為：（1）玻璃基板清洗；（2）在玻璃基板上濺鍍一層透明導電氧化物薄膜（TCO）；（3）以雷射（Laser）將TCO薄膜剝除；（4）以PECVD方法於TCO上進行p-i-n三層矽薄膜的連續鍍膜;（5）以Laser進行矽薄膜剝除；（6）在矽薄膜上以PVD濺鍍金屬電極鍍膜;（7）以Laser進行金屬薄膜剝除；（8）最後再進行玻璃封裝，就可完成一薄膜太陽電池模組，如圖一所示。所以其中不論是矽晶太陽能電池p-n隔絕技術或薄膜太陽電池之透明導電膜ITO、 ZnO或Al、Ag電極的金屬層，均要使用雷射劃線設備（Laser Scriber）來刻畫挖溝或剝除不需要的部份，所以雷射劃線設備對太陽電池製程扮演十分重要的角色。