以Mac为基础的薄膜太阳能电池全球化工厂管理系统

技术领域

本发明是有关于用于量产薄膜太阳能电池的制造及远端检测控制设备， 特别是关于薄膜太阳能电池工艺及检测数据控制的系统。

背景技术

太阳能发电作为替代性能源来源的重要性，随全球气候变迁及新兴能源 需求迫切而日益受重视。太阳能电池包括硅晶圆太阳能电池及非晶系硅太阳 能电池，由于用以制备硅晶圆太阳能电池的多晶硅材料缺乏，加速薄膜太阳 能电池等替代性方案产生。

非晶系的薄膜太阳能电池具有材料成本远低于硅晶圆太阳能电池的优 势，其制作过程是在塑胶、玻璃或金属基板上形成可产生光电效应的薄膜， 厚度仅几μm，相比于一般硅晶圆所需厚度200μm，在同一受光面积下，薄膜 太阳能电池可较硅晶圆太阳能电池大幅减少硅原料用量。

现行薄膜太阳能电池的量产制造设备，多由TFT-LCD产业设备架构引用， 并没有对薄膜太阳能电池工艺进行最佳化或工艺需求的设计，所以设备成本 居高不下，具有低成本优势的薄膜太阳能电池量产及控制设备，可提升竞争 优势。

降低薄膜太阳能电池产制成本，可由生产模块弹性化与工艺自动化共同 达成。在工艺自动化方面，薄膜太阳能电池量产工艺一般可分为前段成膜工 程工艺及后段模块组装工艺，由于薄膜太阳能量产设备的整厂输出方案多由 前段设备的PECVD厂商主导，但对于后段模块封装的整合相对不完整。

在检测的重要性方面，由于薄膜太阳能电池是在同一片基板设置模块， 与晶片型太阳能电池模块使用不同片电池片加以串连及并连，两者具有差异， 所以在硅薄膜太阳能电池生产制造过程中，品质检测控制为重要的议题。

对于自动化工厂管理上，统计工艺管制(SPC)具有重要意义，其采用 PC做数据输入及绘制图表，并能适时根据变异控制，因应生产需求变化做出 弹性调整。又，由于网际网络普及化，有利于远距离的操作端对于工厂工艺 的远端工艺监控，避免无自动化且仰赖大量人工进行工艺管制。

因此，为降低薄膜太阳能电池量产工艺成本，有必要结合统计工艺管制、 远端工艺监控于薄膜太阳能工厂管理上，以提升竞争优势。

发明内容

本发明提出一种以Mac为基础的薄膜太阳能电池全球化工厂管理系统， 其包括：一Mac作业系统服务器，其与多个薄膜太阳能电池生产工艺设备沟 通连接，以获取所述各设备的生产工艺数据；一或多个以Mac作业系统为基 础的使用者端计算装置，其与所述服务器沟通连接以请求由服务器获取的生 产工艺数据；以及一或多个标准化远端统计工艺管制单元，其分别耦合到所 述一或多个使用者端计算装置以读取及分析该工艺数据。

前述耦合到所述一或多个使用者端计算装置的一或多个标准化远端统计 工艺管制单元，还包括：一标准化的数据格式输出单元，以使所述一或多个 使用者端计算装置之间以及所述一或多个使用者端计算装置与所述服务器之 间可以互相沟通；以及，一标准化接口，其提供信息以使所述使用者从远端 实时监视所述工艺。

前述标准化数据格式输出单元，可以标准化格式输出下列图表格式的一 或多者，以建立数据管理架构，其包括：一直方图、一查检表、一柏拉图、 一散布图。

前述标准化统计工艺管制单元，还包括一生产控制单元，其通过一标准 化接口与前述标准化数据格式输出单元相连接。前述输出单元将标准数据格 式输出显示于标准化接口，且在所述标准数据格式中出现品管变异时，所述 生产控制单元将对所述一或多个使用者传送一通知，以便于所述一或多个使 用者通过网际网络连线对生产端服务器进行远端变异控制。

前述以Mac作业系统为基础的使用者端计算装置，还包括一远端存取控 制单元，在所述一或多个使用者接收前述品管变异时，可通过所述远端存取 控制单元，远端控制所述Mac作业系统服务器。

前述该一或多个以Mac作业系统为基础的使用者端计算装置，可为以下 其中之一或多者：一以Mac作业系统为基础的桌上型计算装置；一以Mac作 业系统为基础的膝上型计算装置；及一以Mac作业系统为基础的手持通信装 置。

本发明通过利用该MAC服务器，及通过网际网络一端沟通连接薄膜太阳 能电池量产及检测设备系统，另一端连接多个位于远端的使用者计算装置， 使该使用者计算装置能通过一标准化接口向服务器随时请求收集薄膜太阳能 电池工艺品管检测数据，达到实时监控生产数据及变异的效果，即具有降低 现场操作人员成本及全球化远距监控的意义。

附图说明

图1为已知的薄膜太阳能电池的量产及检测设备系统方框图；

图2为依据本发明的一具体实施例的薄膜太阳能电池全球化工厂管理系 统的示意图；

图3为依据本发明的一具体实施例的以Mac作业系统为基础的使用者端 计算装置的系统示意图；

图4为依据本发明的一具体实施例的标准化的数据格式输出单元所输出 的直方图数据格式示意图；

图5为依据本发明的另一具体实施例的标准化的数据格式输出单元所输 出的散布图数据格式示意图。

附图标号

101    清洗设备

102    TCO薄膜沉积设备

103    激光切割设备

104    硅薄膜镀膜设备

105    激光切割设备

106    背电极制作设备

107    激光切割设备

108    组合设备

109    封装设备

110    产品光能效率测量设备

111    基本Voc定性测量设备

112    玻璃自动光学检测设备

123    玻璃自动光学检测设备

201-A  Mac使用者端计算装置

201-B  Mac使用者端计算装置

201-N  Mac使用者端计算装置

202    网络

203    Mac服务器

300    Mac使用者端计算装置

301    统计工艺管制单元

302    标准化格式输出单元

303    标准化接口

304    生产控制单元

305    远端存取控制单元

306    通信接口

307    处理器

308    主存储器

309    储存装置

310    总线

311    网络服务提供者

具体实施方式

本发明前述目的或特征，将依据后附附图加以详细说明。但需理解的是， 后附附图及所举示例，只是作为说明而非在限制或限缩本发明。

虽然本发明将参阅含有本发明具体实施例的所附附图予以充分描述，但 在此描述之前应了解，本领域技术人员可以修改本文中所描述的发明，同时 获致本发明的功效。因此，需了解以下的描述对本领域技术人员而言为一广 泛的揭示，且其内容不在于限制本发明。

图1为已知的薄膜太阳能电池的量产及检测设备系统方框图。设备101 中，载入玻璃基板(substrate)于机台后，必须先进行清洗工艺，去除玻璃表面 的粉尘、污渍或其他有机物。于设备102，进行前电极制作，先于玻璃基板上 利用物理汽相沉积(PVD)或低压化学汽相沉积(LPCVD)进行玻璃表面透明 导电薄膜(TCO)沉积，再以激光切割分离玻璃基板上的TCO膜成为独立的 区块(设备103)。

于设备104，进行硅薄膜制作，先预热玻璃基材，待升温到200℃～300℃， 再以等离子体辅助汽相镀膜设备(PECVD)进行薄膜沉积，依硅薄膜太阳能 电池结构不同设计进行P-I-N层镀膜。镀膜结束后进行冷却(cooling)，接着于 设备105对P-I-N层镀膜进行第二道激光切割。在设备106进行背电极制作， 利用物理汽相沉积设备制作进行ZnO+Al溅射工艺。在设备107，进行背电极 图案制作，利用激光切割分离背电极，至此薄膜太阳能电池制作完成。设备 108及109，进行薄膜太阳能电池组合及封装。

硅薄膜太阳能电池工艺的检测设备，一般配置有“实时线上检测”设备 及“离线线上检测”设备。“实时线上检测”设备，包括112、123玻璃自动 光学检测设备(automatic optical inspection，AOI)，用以在玻璃来料缺陷检测 以及第一道激光处理后切割结果检测；第三道激光切割后(107)，完整的前 段成膜程序完成，在进行108、109后段模块组装，需进行基本Voc定性测量 (设备111)，模块封装完成后以设备110进行产品光能效率测量(I-V test)。

至于离线测试装备则有多种，常见检测设备集中在前段成膜工艺区，包 括薄膜厚度测量、TCO阻断值及雾度(Haze)测量、长时曝光测量(light soaking)、元件量子效应(Quantum Efficiency)、激光切割绝缘效果测量(以 上未明示于图1中)、I-V特性测量等。

由于硅薄膜太阳能电池是在同一片基板制作成模块，与晶片型太阳电池 模块是使用一片片电池片串并连而成，有很大差异，故在薄膜太阳能电池量 产设备中，薄膜太阳能电池生产工艺的品管(SPC)即显得有重要性，其可利 用线上统计品质管制(on-line SQC)及离线统计品质管制(off-line SQC)达 成。

现行硅薄膜太阳能电池量产制成自动化整合情形不一，有几乎无自动化 而依赖现场大量人工，也有自动化然仍须配置相当数量操作者于现场，不利 于成本控制。已知硅薄膜太阳能电池量产及检测设备中，一般设有一服务器， 管理控制前段成膜工程区进料及后段组装工程区作业等，本发明提出利用该 服务器，通过网际网络一端沟通连接薄膜太阳能电池量产及检测设备系统， 另一端连接多个位于远端的使用者计算装置，使该使用者计算装置能通过一 标准化接口向服务器随时请求收集薄膜太阳能电池工艺品管检测数据，达到 实时监控生产数据及变异的效果，即具有降低现场操作人员成本及全球化远 距监控的意义。

现请参照图2，其为依据本发明的一具体实施例的薄膜太阳能电池全球化 工厂管理系统的示意图。其包括：一以Mac作业系统为基础的服务器203， 其与硅薄膜太阳能电池量产及检测设备系统100沟通连接，用以搜集薄膜太 阳能电池工艺生产数据及品管检测数据；

一或多个以Mac作业系统为基础的使用者端计算装置201-A至201-N， 其通过网络202，与服务器203沟通连接，用以请求由服务器搜集的薄膜太阳 能电池工艺生产数据及品管检测数据。如此，位于现场或远端的操作者或工 程人员，得以通过该一或多个以Mac作业系统为基础的使用者端计算装置， 获取工艺生产数据及品管检测数据，以进行工艺数据分析。

现请参照图3，其为依据本发明的一具体实施例的以Mac作业系统为基 础的使用者端计算装置的系统示意图。于该使用者端计算装置300中，包括 有：一统计工艺管制单元301(SPC Unit)、一标准化格式输出单元302、一标 准化接口303、一生产控制单元304、一远端存取控制单元305、一通信接口 306、一处理器307、一主存储器308、一储存装置309、一总线310；其通过 网络服务提供者311(ISP)，由网际网络202连接到服务器203。

使用者端计算装置，通过ISP 311及网际网络202向服务器203获取工艺 生产数据及品管检测数据后，通过通信接口306、总线310，将该等数据输入 于SPC单元301，SPC单元301对于该工艺数据进行分析，分析该工艺是否 处于控制状态(In-control)，如在工艺中存在变异，导致工艺改变，甚至工艺 成为失控状态(Out-of-control)，也能实时检测出来。

SPC单元检测出变异时，通过对该些变异进行归纳分析，能够找出变异 存在的可能原因。常用的归纳分析方法为统计学方法，其可以通过直方图 (Histograms)、查检表(Check sheets)、柏拉图(Pareto diagrams)、散布图(scatter diagrams)或管制图等。

请参考图4，其为依据本发明的一具体实施例的标准化的数据格式输出单 元所输出的直方图数据格式示意图。由该直方图中可以观察出生产数据下列 几个数据特性：数据分配形状(shape)、数据集中趋势及数据散布情形。

另请参考图5，其为依据本发明的另一具体实施例的标准化的数据格式输 出单元所输出的散布图数据格式示意图，该散布图可以显示数据的相关性及 相关程度。

现回到图3，SPC单元301读取由服务器获取的生产及检测数据后，通过 标准化格式输出单元302，可输出标准化的数据格式，通过总线310，显示于 标准化接口303，可使该一或多个使用者于其计算装置所读取的数据格式相 同，进而使该使用者之间可互相沟通。

较佳地，使用者也可通过标准化接口303，对于SPC单元301输出数据 中的一或多个数据或参数进行修改，同样通过该标准化接口303对其他使用 者显示。

较佳地，使用者也可通过标准化接口303，对于SPC单元301输出数据 中的一或多个数据或参数进行修改后，通过总线310、通信接口306，通过ISP 网络服务提供者311及网际网络202将修改后的参数传送到服务器203。

较佳地，在另一具体实施例中，使用者也可通过远端存取控制单元305， 通过总线310、通信接口306，通过ISP网络服务提供者311及网际网络202 对于该生产端服务器203进行远端存取控制。

由于服务器203是以Mac作业系统为基础，其与一或多个同样以Mac作 业系统为基础的使用者端计算装置，在中央控制及存取控制上具有较佳优势， 例如一较高权限远端使用者，如图2的201-A，可以中央化目录方式管理其他 201-B～201-N使用者，通过标准化系统偏好设定、密码规则等，控制其他使 用者端计算装置的硬件、软件及网络资源的存取权限，达成简易的中央化管 理的目的。对于降低薄膜太阳能生产工艺设备及管理成本而言具有优势。

较佳地，该远端存取控制单元305可使具有较高权限使用者201-A，通过 网际网络连线，控制安装在其他远端使用者201-B～201-N内的软件。使用者 201-A可以在服务器203上制作系统磁盘映像档，来对网络上任何一个远端 Mac计算装置使用者201-B～201-N进行升级或复原，其可以节省时间，也可 减少通过DVD或FireWire设备来发布软件的成本，对于降低薄膜太阳能生产 工艺设备及管理成本而言具有优势。

总之，本发明提出一种以Mac为基础的薄膜太阳能电池全球化工厂管理 系统，其包括：一Mac作业系统服务器，其与多个薄膜太阳能电池生产工艺 设备沟通连接，以获取该各设备的生产工艺数据；一或多个以Mac作业系统 为基础的使用者端计算装置，其与该服务器沟通连接以请求由服务器获取的 生产工艺数据；以及一或多个标准化远端统计工艺管制单元，其分别耦合到 该一或多个使用者端计算装置以读取及分析该工艺数据。

在详细说明本发明的具体实施例后，本领域技术人员可清楚地了解，在 不脱离前述权利要求书范围与精神下可进行各种变化及改变，且本发明也不 受限于说明书中所举实施例的实施方式。