用于印刷基板的方法
专利名称：用于印刷基板的方法
技术领域：
本发明的实施方式大体涉及印刷在太阳能电池制造中使用的基板的方法，所述基板诸如为硅基板。
背景技术：
太阳能电池是将太阳光直接转换成电能的光伏器件。光伏市场最近十年以高于 30%的年增长率已迅速扩大。一些文章已经假定在不久的将来源自太阳能电池的世界能源制造将超过lOGWp。已经估计全部太阳能模块的95%以上是基于硅基板的。市场的高增长速度，与充分降低太阳能电力成本的这种需求结合，已经导致了在生产商业可行的高质量太阳能电池方面的许多挑战。影响太阳能电池商业可行性的一些挑战包括制造成本、太阳能电池性能和制造能力。太阳能电池通常具有一或多个p-n结。每个p-n结都包括在半导体材料内部的两个不同区，两个不同区中一侧是P型区，而另一侧是η型区。当太阳能电池的p-n结暴露给太阳光(由源自光子的能量构成)时，借助于光伏效应太阳光被转换成电力。太阳能电池产生特定量的电能，并且太阳能电池层叠在一定尺寸的模块中，以便传输所需量的系统能量。 利用特定框架和连接器将太阳能模块连接在面板内。太阳能电池通常由硅基板形成，所述硅基板可为单晶硅基板或多晶硅基板。典型的太阳能电池包括诸如晶片的硅基板，所述硅基板的厚度通常小于约0. 3mm。硅基板通常具有η型硅薄层，所述η型硅薄层在形成于基板上的P型区上面。图1示意性示出了由基板150形成的标准硅太阳能电池C。薄线或指状物116设置在基板150的正面(即光接收表面)上。薄线或指状物116彼此平行，并且薄线或指状物116用于收集通过光伏效应产生的电流，并将所述电流供应到集电棒(collector bar) 或者接触汇流条(contact busbar)，诸如汇流条114。所述汇流条114也设置在太阳能电池C的光接收表面上，并且所述汇流条114设置成与指状物116垂直并与指状物116电接触。已经使用丝网印刷将设计印刷在诸如织物或陶瓷的物体上，并且在电子工业中使用丝网印刷以在基板表面上印刷电子部件的模型，所述电子部件诸如电接触或电互连。在现有技术状态下制造太阳能电池的方法也使用丝网印刷方法。熟知的是，通常使用合适的导电胶或接触胶借助于丝网印刷工艺来制造太阳能电池的电路和电接触，所述电路和电接触通常为指状物和汇流条。在一或多个丝网印刷站中进行丝网印刷，每个电池被支撑在传送机上的同时移动进出所述丝网印刷站。所述传送机具有表面或者处理平面，在印刷工艺期间待处理的太阳能电池被定位在所述表面或者处理平面上。通常，根据太阳能电池的结构，可将太阳能电池划分成不同类型，一种类型称作 “背接触”太阳能电池。背接触太阳能电池是用于太阳能电池相反掺杂区域的欧姆接触被设置在太阳能电池背部(即，非光接收表面)上的太阳能电池。接触存在于太阳能电池背面上减少了照射损失，所述照射损失原本由于在太阳能电池光接收表面上存在金属接触而导
一种制造背接触太阳能电池的方法包括金属穿孔卷绕技术(Metal Wrap Through,MWT)技术，这种技术将用于相反掺杂区的两个外部接触(或者汇流条)14定位在背面B上，而将集电结(或者指状物)定位在正面上。通过集电结或者指状物收集在正面 F上的电流通过横穿基板延伸的孔传导到背面B。于是，通过定位在太阳能电池背面上的一或多个汇流条收集电流。通过这种方式，因为汇流条被定位在太阳能电池的非照射表面上， 因此减少了因被正面金属化栅格遮挡的区域而导致的损失。例如在申请W0-A-98/M763和申请EP-A-2. 068. 369中描述了 MWT技术。在MWT技术构架中，熟知的是，在典型的MWT形成工艺中，印刷方法始于在面向上的背面B上操作，而正面F面向下并与支撑件接触。图2A和图2B示出了在典型MWT印刷方法期间的基板250A和250B，所述方法一般包括三个印刷步骤。在第一印刷步骤期间，第一基板250A被定位成使得正面F面对支撑件218。在第一印刷步骤期间，通过向孔内部施加胶而使孔金属化，所述胶具有导电功能和接触功能任一种或两种，所述孔穿过第一基板 250A设置在正面F和背面B之间。此外，在第一印刷步骤期间也使用相同的胶来印刷汇流条。将汇流条印刷成使得所述汇流条与孔电接触。按所需的汇流条图案(所述汇流条包括孔的开口)印刷金属胶M，并且借助于通过支撑件218的真空吸力将胶吸引到孔中。但是， 因金属胶M的流体特性，导致用以将金属胶M吸引到孔中而施加的真空吸力通常会造成金属胶M在支撑件218表面上的不想要的沉积物D。在第一印刷步骤之后，翻转第一基板250A (例如180度)，使得背面B定位在支撑件218上。在第二印刷步骤期间，在正面F面向上的情况下，在第一基板250A的正面F上印刷指状物。在第二步骤之后，再次翻转第一基板250A，使得正面F面对支撑件218，并使用含铝胶而使第一基板250A的背面金属化。随后，如图2B中所示，然后将第二基板250B 引入到印刷站中，也是背面B面向上，并且与第一基板250A类似地处理第二基板。这种三步法可称为“背面-正面-背面”方法(参考分别进行丝网印刷的表面)， 这种三步法的缺点在于，用于使孔金属化的导电胶通常会导致支撑件218受污染。这种污染归因于重力作用和吸力作用，所述吸力用于在金属化期间将金属胶M吸引到孔中。重力和过吸力通常会造成胶不合需要地通过孔迁移(travel)并污染支撑件218。所述污染形成了不想要的沉积物D，当将第二基板150传递到支撑件218上时，所述沉积物D会污染随后处理的第二基板150的正面F。所述污染会导致指状物的印刷质量较差，且因此降低了最终制造器件的转换效率。“背面-正面-背面”印刷方法的另一缺点在于在第一印刷步骤期间必须使用相同胶既填充孔又制作汇流条。因此，需要用于印刷基板的具有减少的污染和改善的印刷质量的技术。本申请人已经设计、测试并具体化了本发明，以克服现有技术缺陷并获得这些以及其他的目的和优势。
发明内容
本发明的实施方式大体涉及印刷MWT太阳能电池的方法。所述方法包括将太阳能电池基板的非光接收侧定位在支撑件上。太阳能电池基板具有多个孔，所述多个孔穿过所述太阳能电池基板形成。之后使所述多个孔金属化。使孔金属化包括将第一含银导电胶施加至孔内，或者将第一含银导电胶沉积在孔的内表面上。第一含银导电胶与基板的正面和背面电连通。之后，使用第二含银胶将多个集电指状物形成在基板的正面上。多个集电指状物电耦合到多个金属化孔中的至少一个，并且多个集电指状物自多个金属化孔中的至少一个基本径向延伸。然后可翻转基板，并且可在基板的背面上执行一或多个印刷工艺。在一个实施方式中，印刷基板的方法包括将基板定位在印刷单元内的支撑件上。 所述基板具有与支撑件接触的背面、与背面相对的正面、和在正面和背面之间延伸的多个孔。然后，通过从基板正面的方向施加第一含银胶使孔金属化，所述孔在基板正面和基板背面之间延伸。使孔金属化包括用第一含银胶填充孔，或者将第一含银胶沉积在孔的内表面上，以形成基板正面和基板背面之间的电连接。接着，通过在基板正面上印刷第二含银胶而在基板正面上形成多个指状物。所述多个指状物与至少一个孔电连通，并自所述多个指状物自至少一个孔径向延伸。然后，翻转基板，并将包括银和铝的第三胶印刷到基板背面上， 以使多个汇流条金属化，所述多个汇流条与所述孔电连通。在所述孔的金属化和所述多个指状物形成后，印刷所述汇流条。然后，将包括铝的第四胶印刷到基板背面上，以使基板的背面金属化。在另一实施方式中，在使孔金属化的印刷操作之前按时间顺序至少部分地执行形成指状物的印刷操作。在再一实施方式中，在使孔金属化的印刷操作之后按时间顺序执行形成指状物的印刷操作。在又一实施方式中，将形成指状物的印刷操作分成至少两个子操作。第一子操作包括使用第二含银接触胶印刷第一层指状物，随后的第二子操作包括使用第一含银胶在第二含银胶上印刷第二层指状物。在又一实施方式中，在使孔金属化的印刷操作之前按时间顺序执行第一子操作。 在时间和空间上与使孔金属化的印刷操作同时执行第二子操作，其中使用相同的第一含银胶形成指状物和使孔金属化。在又一实施方式中，所述方法包括使用激光划线技术将正面金属化与后表面金属化隔离。在又一实施方式中，用于印刷基板的方法包括将基板定位在支撑件上。所述基板具有与支撑件接触的背面和与背面相对的正面。接着，通过在基板正面上印刷第一含银胶而在基板正面上形成多个指状物。然后，翻转基板，使得基板正面与基板支撑件接触，并且将含银和铝的第二胶印刷到基板背面上以使多个汇流条金属化。
为了更详细理解本发明的上述特征，通过参考实施方式可获得简要概述如上的本发明的更具体描述，一些实施方式在附图中示出。但是应注意，附图仅示出了本发明的典型实施方式，因此不应视为限制本发明的范围，本发明可允许其他等效实施方式。图1是标准太阳能电池的示意图。图2A和图2B是印刷工艺期间太阳能电池的示意图。图3是通过本发明的一个实施方式形成的太阳能电池的示意图。图4是通过本发明的实施方式形成的太阳能电池的示意性截面图。
图5是根据本发明一个实施方式在印刷工艺期间基板的示意性图示。图6是根据本发明另一实施方式在印刷工艺期间基板的示意性图示。图7是处理系统的等角示意图。图8是图7中所示处理系统的示意性平面图。图9A和图9B是图7处理系统的处理组(nest)的等距示意图。为了便于理解，在可能的情况下，使用相同元件符号来表示所有图中共有的相同元件。应知一个实施方式的元件和特征可有利地并入其他实施方式中而无需进一步叙述。
具体实施例方式本发明的实施方式大体涉及印刷MWT太阳能电池的方法。所述方法包括将太阳能电池基板的非光接收侧定位在支撑件上。所述太阳能电池基板具有多个孔，所述多个孔穿过所述太阳能电池基板形成。接着，使所述多个孔金属化。使所述孔金属化包括将第一含银导电胶施加到孔内，或者将第一含银导电胶沉积在孔的内表面上。所述第一含银导电胶与基板的正面和背面电连通。接着，使用第二含银胶将多个集电指状物形成在基板的正面上。多个集电指状物电耦合到多个金属化孔中的至少一个，并且多个集电指状物自多个金属化孔中的至少一个基本径向延伸。然后，可翻转基板，并可在基板背面上执行一或多个印刷工艺。如本文中所使用的，术语“正面”指在工艺终点时基板表面上设置有指状物的那个基板表面(例如太阳能电池的光接收表面)，而术语“背面”是与正面相对的表面。除非另外限定，否则此处和下文所使用的全部技术术语和科技术语都具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解相同的含义。在有冲突的情况下，包括定义，本申请优先。本文使用术语“包括”以及所述术语的变型，诸如“具有”和“包含”，来表示包括清楚表达的整体，或者清楚表达的多个整体，但是不包括任意其他整体或者多个任意其他整体，除非在上下文或者使用中需要排他性的解释所述术语。参考按顺序进行丝网印刷的表面，本发明可限定为“正面-正面-背面-背面”，由于减少了所需的基板翻转步骤数目，因此与三步印刷的传统方式相比，本发明是一项改进。 本发明的一些实施方式提供了四个印刷操作，所述四个印刷操作始于基板正面。而且，在本发明的一些实施方式中，使用专用印刷胶用于在所执行的不同印刷步骤中金属化。这样做便于根据待金属化的部件调配(tailoring)专用印刷胶，所述部件例如通孔、指状物、汇流条或者背面金属化(metallization)。图3示出了根据本发明实施方式形成的太阳能电池C。图3中示出的太阳能电池 C包括被构造为薄线或指状物316的上部接触结构，所述薄线或指状物在太阳能电池C的光接收侧上径向延伸。每一组线或指状物316都从一或多个孔向各方向伸展出(radiate)， 所述孔穿过太阳能电池设置。线或指状物316收集通过光伏效应产生的电流，并且线或指状物316通过所述孔将电流供应给汇流条414(图4中所示)，所述汇流条414提供在基板 350背面上，与背面金属化417相邻。图4示出了根据本发明的实施方式形成在基板350上的太阳能电池的截面图。基板350包括ρ型基区421、η型发射区422和p-η结区423，所述p-η结区423设置在ρ型基区421和η型发射区422之间。通过用η型掺杂剂(例如磷(P)、砷(As)或者锑(Sb))掺杂基板150来形成η型发射区422，以增加所述η型发射区中存在的负电荷(即电子)数量。类似地，通过在掺杂工艺期间将三价原子添加到晶格中来形成P型基区421。将三价原子添加到晶格中导致晶格的四个正常共价键中的一个共价键的电子丢失。通过这种方式， 掺杂原子能够从附近原子的共价键接受电子，以补偿第四个键。接受电子导致附近原子损失了半键，产生“空穴”。当光照到太阳能电池C时，伴随着光子照射，光子能量在ρ-η结区423两侧上产生电子空穴对。电子通过Ρ-η结扩散到较低能级，而空穴以相反方向扩散，在发射极产生负电荷，并在基极产生相应的正电荷。当在发射极和基极之间形成电路，并将Ρ-η结暴露给一定光波长时，将有电流流动。通过半导体产生的电流流过指状物316，并直至太阳能电池C的背面，所述指状物316设置在太阳能电池C的正面(即，光接收表面)上，所述正面用F表示，所述背面用B表示。太阳能电池C通常用诸如氮化硅的介电材料薄层覆盖，以用作抗反射涂层(ARC)，以便使自太阳能电池C正面F的光反射的情况最小化。指状物316与基板350电接触，并且指状物316能够实现与基板350的一或多个掺杂区域(例如η型发射区42 的欧姆连接。欧姆接触是在半导体器件上已经被预先设置的区域，使得器件的电流电压曲线(I-V)是线性和对称的；也就是，在掺杂的硅区与金属接触之间不存在高电阻界面。太阳能电池性能和在太阳能电池生产工艺中制得的电路可靠性需要低电阻和稳定接触。为了增强与太阳能电池器件的接触，通常将指状物316定位在高掺杂区上，以便允许形成欧姆接触，所述高掺杂区形成于基板表面上。由于高掺杂区的电特性，以致高掺杂区往往会阻挡可穿过所述高掺杂区的光量，或者使可穿过所述高掺杂区的光量最小化，因此希望使所述高掺杂区相对较小，以便使被阻挡的光量最小化。但是，同时，这些高掺杂区又必须足够大，以确保指状物316能够可靠地形成在这些区上。可使用各种图案化技术，例如通过根据图案使用扩散阻挡层来扩散磷，在基板表面上制得高掺杂区， 以产生具有较高掺杂的区域和较低掺杂的区域。通过形成与基板350的ρ型基区的欧姆接触，背部接触完成了产生电流所需的电路，所述背部接触诸如形成在基板350背面B上的背面金属化417。图5示出了根据本发明一个实施方式在印刷工艺期间的基板350。在操作560中， 将基板350定位在支撑件的处理平面P上，所述支撑件诸如处理组769 (见图7中所示)，所述基板350诸如具有自正面F延伸至背面B的通孔551的硅基晶片。基板350被定位成使得基板150的正面F面向印刷站的印刷装置，所述印刷站包括多个印刷单元，所述印刷装置诸如丝网印刷装置。处理平面P通常具有纸或者其他蒸腾(transpirant)材料(例如多孔材料以使气体能通过所述多孔材料流动)的基本成分，以便真空吸附基板350。真空吸力将基板150保持在处理平面P上的所需位置，由此改善印刷质量和精度。在操作561中，将含银导电胶553印刷在基板350正面F上，以使集电指状物516 的第一层金属化。在操作562和563中，使用含银导电胶552来使孔(操作56 金属化及在集电指状物516上印刷第二层(操作56 。因而，集电指状物516是使用两个子操作而形成的，每一个子操作形成集电指状物516的不同层。双层集电指状物516的优势在于在集电指状物516上的第二次印刷增加了集电指状物516高度和宽度之间的比例(即纵横比)。能够印刷具有减少的宽度的双层集电指状物516，同时由于指状物516增加的高度仍能提供足够的电流传输路径(例如足够低的电阻率)。通过形成具有减小的宽度的集电指状物516，由此减小了光接收表面被集电指状物516阻挡的表面积。本发明利用两种不同的胶(例如含银导电胶552和含银导电胶553)用于印刷在基板的正面上，因而允许每种含银胶阳2、553的成分适合于特定应用。例如，可选择具有适当粘度的胶(即含银胶55 用于孔551的金属化，以便填充通孔或者将胶沉积在通孔的内表面上而避免使用吸力。通过避免使用吸力，简化了印刷工艺且减小了污染支撑件表面的可能性。相反，含银胶阳3的粘度可大于含银胶552的粘度，以防止当含银胶553印刷到基板350正面F上时含银胶553“流动”。而且，根据所需的电导率值，不管用于汇流条414的胶如何(操作564中示出)，同样可选择含银胶552用于孔551，而可选择用于汇流条的胶作为接触胶。特别是，用于制造汇流条的基于银和铝的理想接触胶，例如使与承载电流的带状电线或者导线接触变得容易。此外，尽管示出操作562和563同时发生，但是应知可在印刷第二层集电指状物 516之前使所述孔55 1金属化，或者反之亦然。在操作562和563之后，且在操作564之前，例如使用机械手翻转基板350，并且将所述基板定位在第二印刷单元的第二处理平面P上，使得正面F放置在第二处理平面P上。 在基板350的背面B面对印刷装置的情况下，使用第三导电胶5M将汇流条414印刷在与金属化孔551电接触的背面B上，所述第三导电胶包含银和铝。在操作565中，在背面B仍面对印刷装置的情况下，使用第四含铝胶555在不被汇流条414覆盖的区域内使背面B金属化，以形成背侧金属化471。由此，除了在背面金属化 417和汇流条414之间的小间隙或间隔外，基板350的基本整个背面B都被背面金属化417 和汇流条414覆盖，所述小间隙或间隔便于背面金属化417和汇流条414的电隔离。在一些实施方式中，所述方法还提供了处理操作566，借助于所述处理操作566使用激光在(汇流条414)和在基板350背面上的背面金属化417之间划线绝缘元件556，以在背面金属化和汇流条414之间形成电隔离。图6是根据本发明另一实施方式在印刷工艺期间的基板的示意性图示。在操作 670中，将基板350定位在印刷单元的处理平面P上，所述基板350诸如单晶硅基板，所述单晶硅基板具有从正面F延伸至背面B的孔551。在操作671中，从基板350正面F的方向印刷含银导电胶阳2，以使孔551金属化。可通过用含银导电胶552填充孔551，或者通过将含银导电胶552涂覆到孔551的内表面并留下贯穿所述孔551的开口，而使所述孔551 金属化。在操作672中，将含银导电胶553印刷在基板350正面F上，以形成金属化的集电指状物616。所述金属化的集电指状物616与金属化的通孔551电接触且自所述金属化的通孔向551各方向伸展出。尽管示出了操作671在操作672之前发生，但是应知操作672 可在操作671之后发生。此外，与图5的操作561、562和563相反，图6的金属化集电指状物616仅含有使用单种胶印刷的单个金属层，而不是如参考图5所描述的多层集电指状物 516。回到图6，在操作672之后且在操作673之前，第二印刷单元的第二处理平面P上翻转基板350正面向下。在基板350的背面B面对印刷装置的情况下，使用第三导电胶5M 将汇流条414印刷在与金属化的孔551电接触的背面B上，所述第三导电胶5M包括银和
ο在操作674中，在背面B仍面对印刷装置的情况下，使用第四含铝胶555在未被汇流条414覆盖的区域中使背面B金属化，以形成背面金属化417。因而，背面金属化417和汇流条414覆盖了基板350的基本整个背面B。但是，在背面金属化417和汇流条414之间留有小间隙以保持背面金属化417和汇流条414之间的电隔离。在一些实施方式中，所述方法包括操作675，在操作675中，在汇流条414和在基板350背面上的背面金属化417之间划线诸如沟槽之类的绝缘元件556，以将背面金属化与汇流条414电隔离。参考图5和图6，在操作562、563(图5)和操作672 (图6)之后，一些实施方式中， 将基板350定位在第二处理平面上同时将所述基板翻转，以便将第二基板350提供在最初处理平面P上。第二基板350的背面B被定位在最初处理平面P上，由此使工艺循环能更快地进行。图7是基板处理系统700的示意性等角视图，在基板处理系统700中可根据本发明的方法处理基板。所述系统700包括两个输入传送机767、致动器组件768、多个处理组 769、多个处理头776、两个输出传送机777、和系统控制器778。输入传送机767被配置成平行处理构造，使得每一个输入传送机都能从诸如输入传送机779之类的输入装置接收未处理的基板350，并且每一个输入传送机将每个未处理的基板350传送至处理组769，所述处理组耦合到致动器组件768。此外，输出传送机777被配置为平行的，使得每一个输出传送机都能自处理组769接收已处理的基板350，并且每一个输出传送机将每个已处理的基板 350传送至诸如排出传送机780这样的基板去除装置。每个排出传送机780都适配于将已处理的基板350传送通过烘炉781，以经由处理头776固化沉积在基板350上的材料。
系统700也可包括检查系统782，检查系统782适配于在处理之前和之后定位和检查基板350。检查系统782包括一或多个照相机783，一或多个照相机783定位成检查基板 350，所述基板350定位在装载位置/卸载位置“1”和“3”中，如图7和8中所示。检查系统782通常包括至少一个照相机783 (例如CCD照相机)和其他电子部件，所述电子部件能够定位、检查并将结果传输至系统控制器778。在一个实例中，检查系统782适配于定位输入基板350的某些特征的位置，并将检查结果传输至系统控制器778，以便分析基板350的取向和位置。于是，系统控制器778能确定在处理基板350之前将基板350定位在处理头 776下方。在另一实例中，检查系统782检查基板350，以便能够从生产线去除受损的基板 350。此外，应知处理组769每一个都可含有灯、或者其他类似的光学幅射装置，以照亮定位于所述处理组上的基板350，使得基板350能够更容易地被检查系统782检查。系统700是丝网印刷处理系统，并且处理头776包括丝网印刷部件，所述丝网印刷部件配置成将材料(诸如导电胶)的图案化层丝网印刷在基板350上。在丝网印刷的情况下，处理头776用于在基板350的正面F和背面B上印刷不同的胶，所述胶包括胶552、553、 554和555(如图5中所示)。或者，应知预期系统700可以是喷墨印刷系统，并且处理头 776包括喷墨印刷部件，所述喷墨印刷部件配置成将材料的图形化层沉积在基板350上。图8是图7中描述的系统700的示意性平面图。图8示出了具有两个处理组 769(在位置“1”和“3”中)的所述系统700，每一个处理组769都设置成将已处理的基板 350传送至输出传送机777和自输入传送机767接收未处理的基板350。由此，在系统700 中，基板移动通常沿着如图7和图8中示出的路径“A”。在这种构造中，其他两个处理组769 中的每一个(在位置“2”和“4”中)都被定位在处理头776下方，使得能在位于各自处理组769上的未处理基板350上执行处理(例如丝网印刷或者喷墨印刷)。系统700的平行处理构造允许在处理系统占地面积最小化的情况下具有增加的处理能力。尽管将系统700 描述为具有两个处理头776和四个处理组769，但是应知系统700可包括其他处理头776和 /或处理组769，而不偏离本发明的范围。在所述系统700中利用的两个头776是可从意大利的应用材料(Applied Materials, Italia) S. r. 1.市售购买的传统丝网印刷头，所述传统丝网印刷头适配于在丝网印刷工艺期间以所需图案将材料沉积在基板350表面上，所述基板设置在位置“2”或者 “4”处的处理组769上。但是应知也可使用其他组或者其他支撑件来实践本文描述的本发明的实施方式。处理头776包括多个致动器785(例如步进式电动机或者伺服电动机)，所述多个致动器与系统控制器778连通。致动器785可用于调整丝网印刷掩模(未示出)关于基板350的位置和/或角度取向，所述基板设置在处理头776内。丝网印刷掩模一般是金属片或者金属板，所述金属片或金属板具有多个孔、槽或者其他孔隙，以在基板350表面上限定丝网印刷材料的图案和位置，所述其他孔隙贯穿所述金属片或金属板形成。丝网印刷材料可包括导电墨或导电胶，介电墨或介电胶、掺杂剂凝胶、蚀刻凝胶、 一或多种掩模材料或者其他导电材料或介电材料。一般地，通过使用致动器785和系统控制器778自检查系统782接收的信息来定向丝网印刷掩模，使待沉积到基板350的表面上的丝网印刷图案以自动方式与基板350对准。在一个实施方式中，处理头776适配于在太阳能电池基板上沉积含金属或者含电介质的材料，所述太阳能电池基板的宽度在约125mm 和约156mm之间，并且长度在约70mm和约156mm之间。输入传送机767和输出传送机777包括两个传送带786，以通过使用致动器来支撑基板350并将基板350传送至系统700内的所需位置，所述致动器与系统控制器778连通。虽然图7和图8大体示出了具有两个传送带786的基板传送系统，但是可使用其他类型的传送机构，用于执行相同的基板传送功能和定位功能，而不会改变本发明的基本范围。 此外，应知输入传送机767和输出传送机每一个都可具有一个传送带，或者可具有多于两个传送带。系统控制器778促进整个系统700的控制和自动化，并且系统控制器778可包括中央处理单元(CPU)、存储器和支持电路(或者I/O)。CPU可以是任意形式计算机处理器中的一种，所述计算机处理器用在工业设置中，用于控制各种室工艺和硬件(例如传送机、检测器、电动机、流体输送设备等)，并且用于监视系统工艺和室工艺(例如基板位置、工艺时间、检测器信号等)。所述存储器连接到CPU，并且所述存储器可以是一或多种容易获得的存储器，诸如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、软盘、硬盘、或者本地的或远程的任意其他形式数字存储器。软件指令和数据可被编码并存储在存储器内，用于指示CPU。支持电路也连接到CPU，用于以常规方式支持处理器。支持电路可包括缓存、电源、时钟电路、 输入/输出电路、子系统等。系统控制器778可读的程序(或者计算机指令)确定在基板上执行哪个任务。理想的是，程序是系统控制器778可读的软件，并且所述软件包括代码， 用以产生并存储基板位置信息、各受控部件的移动顺序、基板检查系统信息和上述的任意组合中的至少一个。图9A至图9B是处理组969A和969B的示意性等角视图，所述处理组969A和969B 与处理组769相似，并且所述处理组969A和969B能够用在处理系统700中。图9A示出了具有传送机987A的处理组969A，所述传送机987A具有供给卷筒(feed spool) 988和卷取卷筒(take-up spool) 9890供给卷筒988和卷曲卷筒989适配于供给材料990并保持材料990，所述材料990跨台板991定位。材料990限定处理平面P，在处理期间基板350被定位于所述处理平面P上。材料990是多孔材料(诸如蒸腾材料)，以允许空气或者其他气体穿过所述多孔材料，由此使基板350能够通过真空保持在台板991上，所述基板350设置在所述材料990 —侧上，所述真空在材料990的相对侧上产生。通常通过真空泵(未示出)通过真空端口施加真空，所述真空端口形成在台板991中。图9B示出了处理组969B的另一实施方式，所述处理组969B具有连续传送机 987B。传送机987B包括供给辊(feed roller)992和空载辊(idler roller)993。供给辊 992和空载辊993适配于跨过台板991供给材料990，如图9B中所示。应知具有多于一个传送机987B的处理组可含有多于一个供给辊992和空载辊993。台板991具有由材料990限定的基板支撑表面。在处理头中的处理期间，基板350 被支撑在材料990上，所述处理头诸如图7中所示的处理头776。材料990 —般是多孔材料，以使基板350能够通过真空保持在台板991上，所述基板350设置在所述材料990的一侧上，所述真空在所述材料990的相对侧上产生。在处理期间，当装载和卸载基板350时，处理组969A和969B —般保持为相同取向。由于当每个基板350从处理组969B装载和卸载时，前一传送机构造(图9A)消耗了材料990，因此当处理组969A和969B保持为相同取向时，和前一传送机构造相比，更优选连续的传送机构造(图9B)。因而，在图9A中的传送机构造中，在处理期间定期地去除并更换材料990。相反，在装载和卸载每个基板350期间连续传送机构造(图9B)不会消耗材料990。因此，在本发明的某些实施方式中，如图9B中所示的连续传送机系统可提供循环时间、产量和良品率方面的优点。通过本发明，由于以基板背面设置在处理平面上的情况下将基板定位在印刷站的第一印刷单元上，因此解决了污染基板正面的问题。因而，保护了基板正面在印刷应用之前不会受到无意设置在处理平面上的任何剩余胶的影响。因为使用了多个胶源的缘故，可先于背面，印刷基板正面并使基板正面金属化，所以最初可将基板背面设置在处理平面上。多个胶源允许从正面使所述孔金属化，而从背面使汇流条金属化；与必须同时使孔和汇流条金属化的现有工艺不同(且由此，金属化是从基板背面进行的)。尽管当将基板背面向下地定位在用于印刷的平面上时，处理平面可能含有一些多余胶或者其他污染物，但是可能接触背侧的任何污染一般是可忽略的。由于经调配的印刷胶成分，减少了在基板背侧上的胶污染，而且，由于大部分背面都被汇流条和背面金属化覆盖，因此基板背面上的任何污染都不会有很大影响。此外，本发明的实施方式提供了在汇流条和金属化之间的激光划线，以减少或者防止由于存在金属胶污染而可能出现的分流 (shunting) 0本发明的其他优点包括以多层在基板正面上印刷指状物。以多层形成指状物能使指状物的纵横比增加，从而减少了在基板正面上的遮挡，同时减小了因指状物厚度增加导致的通过指状物的电阻率。虽然前述内容针对本发明的实施方式，但是在不偏离本发明的基本范围的情况下，可设计出本发明的其他和进一步的实施方式，并且本发明的范围通过以下的权利要求确定。
权利要求
1.一种用于印刷基板的方法，所述方法包括将基板定位在印刷单元内的支撑件上，所述基板具有与所述支撑件接触的背面、与背面相对的正面、以及在所述正面和所述背面之间延伸的多个孔；通过从所述基板正面的方向施加第一含银胶，使在所述基板的所述正面和所述基板的所述背面之间延伸的所述孔金属化，其中使所述孔金属化包括用第一含银胶填充所述孔， 或者将所述第一含银胶沉积在所述孔的内表面上，以在所述基板的所述正面和所述基板的所述背面之间形成电连接；通过在所述基板的所述正面上印刷第二含银胶，来在所述基板的所述正面上形成多个指状物，其中所述多个指状物与所述孔中至少一个孔电连通，并且所述多个指状物自所述孔中至少一个孔径向延伸； 翻转所述基板；在所述基板的所述背面上印刷包括银和铝的第三胶，以使与所述孔电连通的多条汇流条金属化，其中在使所述孔金属化和形成所述多个指状物之后印刷所述汇流条；以及在所述基板的所述背面上印刷包括铝的第四胶，以使所述基板的所述背面金属化。
2.如权利要求1所述的方法，其中在印刷所述指状物之前使所述孔金属化。
3.如权利要求1所述的方法，其中在使所述孔金属化之前形成所述多个指状物。
4.如权利要求3所述的方法，其中形成所述多个指状物还包括在所述第二含银胶上印刷第一含银胶层。
5.如权利要求1所述的方法，其中在使所述孔金属化之前印刷所述第二含银胶，并且其中在所述第二含银胶上印刷所述第一含银胶层与使所述孔金属化同时发生。
6.如权利要求5所述的方法，所述方法还包括使用激光在所述汇流条和所述背面金属化之间划线沟槽。
7.如权利要求1所述的方法，所述方法还包括使用激光在汇流条和背面金属化之间划线沟槽。
8.一种用于印刷基板的方法，所述方法包括将基板定位在支撑件上，所述基板具有与所述支撑件接触的背面和与所述背面相对的正面；使用第一胶使在所述基板的所述正面和所述基板的所述背面之间延伸的多个孔金属化；通过在所述基板的所述正面上印刷包括银的第二胶，来在所述基板的所述正面上形成多个指状物；翻转基板，使得所述基板的所述正面与所述基板支撑件接触；以及在于所述正面上形成所述多个指状物之后，在所述基板的所述背面上印刷包括银和铝的第三胶以使多个汇流条金属化。
9.如权利要求8所述的方法，其中形成所述多个指状物还包括在所述第二胶上印刷所述第一胶。
10.如权利要求9所述的方法，所述方法还包括在所述基板的所述背面上印刷包括铝的第四胶，以使所述基板的所述背面金属化。
11.如权利要求10所述的方法，所述方法还包括使用激光在背面中划线沟槽。
12.如权利要求11所述的方法，其中所述第一胶是含银胶。
13.如权利要求8所述的方法，其中在形成所述多个指状物之前使所述孔金属化。
14.如权利要求8所述的方法，其中在形成所述多个指状物之后使所述孔金属化。
全文摘要
本发明的实施方式大体涉及印刷MWT太阳能电池的方法。所述方法包括将太阳能电池基板的非光接收侧定位在支撑件上。所述太阳能电池基板具有多个孔，所述多个孔穿过所述太阳能电池基板形成。接着，使多个孔金属化。使所述孔金属化包括将第一含银胶施加到所述孔内，或者将第一含银胶沉积在孔的内表面上。所述第一含银胶与基板的正面和背面电连通。之后，使用第二含银胶在基板的正面上形成多个集电指状物。所述多个集电指状物电耦合至所述孔中至少一个孔，并且所述多个集电指状物自所述至少一个孔基本上径向延伸。然后，可翻转所述基板，并且在基板的背面上执行一或多个印刷工艺。
文档编号B41M1/12GK102529467SQ2011104030
公开日2012年7月4日 申请日期2011年12月2日 优先权日2010年12月2日
发明者安德烈·巴奇尼, 马尔科·加里亚佐 申请人:应用材料意大利有限公司
技术领域：
本发明的实施方式大体涉及印刷在太阳能电池制造中使用的基板的方法，所述基板诸如为硅基板。
背景技术：
太阳能电池是将太阳光直接转换成电能的光伏器件。光伏市场最近十年以高于 30%的年增长率已迅速扩大。一些文章已经假定在不久的将来源自太阳能电池的世界能源制造将超过lOGWp。已经估计全部太阳能模块的95%以上是基于硅基板的。市场的高增长速度，与充分降低太阳能电力成本的这种需求结合，已经导致了在生产商业可行的高质量太阳能电池方面的许多挑战。影响太阳能电池商业可行性的一些挑战包括制造成本、太阳能电池性能和制造能力。太阳能电池通常具有一或多个p-n结。每个p-n结都包括在半导体材料内部的两个不同区，两个不同区中一侧是P型区，而另一侧是η型区。当太阳能电池的p-n结暴露给太阳光(由源自光子的能量构成)时，借助于光伏效应太阳光被转换成电力。太阳能电池产生特定量的电能，并且太阳能电池层叠在一定尺寸的模块中，以便传输所需量的系统能量。 利用特定框架和连接器将太阳能模块连接在面板内。太阳能电池通常由硅基板形成，所述硅基板可为单晶硅基板或多晶硅基板。典型的太阳能电池包括诸如晶片的硅基板，所述硅基板的厚度通常小于约0. 3mm。硅基板通常具有η型硅薄层，所述η型硅薄层在形成于基板上的P型区上面。图1示意性示出了由基板150形成的标准硅太阳能电池C。薄线或指状物116设置在基板150的正面(即光接收表面)上。薄线或指状物116彼此平行，并且薄线或指状物116用于收集通过光伏效应产生的电流，并将所述电流供应到集电棒(collector bar) 或者接触汇流条(contact busbar)，诸如汇流条114。所述汇流条114也设置在太阳能电池C的光接收表面上，并且所述汇流条114设置成与指状物116垂直并与指状物116电接触。已经使用丝网印刷将设计印刷在诸如织物或陶瓷的物体上，并且在电子工业中使用丝网印刷以在基板表面上印刷电子部件的模型，所述电子部件诸如电接触或电互连。在现有技术状态下制造太阳能电池的方法也使用丝网印刷方法。熟知的是，通常使用合适的导电胶或接触胶借助于丝网印刷工艺来制造太阳能电池的电路和电接触，所述电路和电接触通常为指状物和汇流条。在一或多个丝网印刷站中进行丝网印刷，每个电池被支撑在传送机上的同时移动进出所述丝网印刷站。所述传送机具有表面或者处理平面，在印刷工艺期间待处理的太阳能电池被定位在所述表面或者处理平面上。通常，根据太阳能电池的结构，可将太阳能电池划分成不同类型，一种类型称作 “背接触”太阳能电池。背接触太阳能电池是用于太阳能电池相反掺杂区域的欧姆接触被设置在太阳能电池背部(即，非光接收表面)上的太阳能电池。接触存在于太阳能电池背面上减少了照射损失，所述照射损失原本由于在太阳能电池光接收表面上存在金属接触而导
一种制造背接触太阳能电池的方法包括金属穿孔卷绕技术(Metal Wrap Through,MWT)技术，这种技术将用于相反掺杂区的两个外部接触(或者汇流条)14定位在背面B上，而将集电结(或者指状物)定位在正面上。通过集电结或者指状物收集在正面 F上的电流通过横穿基板延伸的孔传导到背面B。于是，通过定位在太阳能电池背面上的一或多个汇流条收集电流。通过这种方式，因为汇流条被定位在太阳能电池的非照射表面上， 因此减少了因被正面金属化栅格遮挡的区域而导致的损失。例如在申请W0-A-98/M763和申请EP-A-2. 068. 369中描述了 MWT技术。在MWT技术构架中，熟知的是，在典型的MWT形成工艺中，印刷方法始于在面向上的背面B上操作，而正面F面向下并与支撑件接触。图2A和图2B示出了在典型MWT印刷方法期间的基板250A和250B，所述方法一般包括三个印刷步骤。在第一印刷步骤期间，第一基板250A被定位成使得正面F面对支撑件218。在第一印刷步骤期间，通过向孔内部施加胶而使孔金属化，所述胶具有导电功能和接触功能任一种或两种，所述孔穿过第一基板 250A设置在正面F和背面B之间。此外，在第一印刷步骤期间也使用相同的胶来印刷汇流条。将汇流条印刷成使得所述汇流条与孔电接触。按所需的汇流条图案(所述汇流条包括孔的开口)印刷金属胶M，并且借助于通过支撑件218的真空吸力将胶吸引到孔中。但是， 因金属胶M的流体特性，导致用以将金属胶M吸引到孔中而施加的真空吸力通常会造成金属胶M在支撑件218表面上的不想要的沉积物D。在第一印刷步骤之后，翻转第一基板250A (例如180度)，使得背面B定位在支撑件218上。在第二印刷步骤期间，在正面F面向上的情况下，在第一基板250A的正面F上印刷指状物。在第二步骤之后，再次翻转第一基板250A，使得正面F面对支撑件218，并使用含铝胶而使第一基板250A的背面金属化。随后，如图2B中所示，然后将第二基板250B 引入到印刷站中，也是背面B面向上，并且与第一基板250A类似地处理第二基板。这种三步法可称为“背面-正面-背面”方法(参考分别进行丝网印刷的表面)， 这种三步法的缺点在于，用于使孔金属化的导电胶通常会导致支撑件218受污染。这种污染归因于重力作用和吸力作用，所述吸力用于在金属化期间将金属胶M吸引到孔中。重力和过吸力通常会造成胶不合需要地通过孔迁移(travel)并污染支撑件218。所述污染形成了不想要的沉积物D，当将第二基板150传递到支撑件218上时，所述沉积物D会污染随后处理的第二基板150的正面F。所述污染会导致指状物的印刷质量较差，且因此降低了最终制造器件的转换效率。“背面-正面-背面”印刷方法的另一缺点在于在第一印刷步骤期间必须使用相同胶既填充孔又制作汇流条。因此，需要用于印刷基板的具有减少的污染和改善的印刷质量的技术。本申请人已经设计、测试并具体化了本发明，以克服现有技术缺陷并获得这些以及其他的目的和优势。
发明内容
本发明的实施方式大体涉及印刷MWT太阳能电池的方法。所述方法包括将太阳能电池基板的非光接收侧定位在支撑件上。太阳能电池基板具有多个孔，所述多个孔穿过所述太阳能电池基板形成。之后使所述多个孔金属化。使孔金属化包括将第一含银导电胶施加至孔内，或者将第一含银导电胶沉积在孔的内表面上。第一含银导电胶与基板的正面和背面电连通。之后，使用第二含银胶将多个集电指状物形成在基板的正面上。多个集电指状物电耦合到多个金属化孔中的至少一个，并且多个集电指状物自多个金属化孔中的至少一个基本径向延伸。然后可翻转基板，并且可在基板的背面上执行一或多个印刷工艺。在一个实施方式中，印刷基板的方法包括将基板定位在印刷单元内的支撑件上。 所述基板具有与支撑件接触的背面、与背面相对的正面、和在正面和背面之间延伸的多个孔。然后，通过从基板正面的方向施加第一含银胶使孔金属化，所述孔在基板正面和基板背面之间延伸。使孔金属化包括用第一含银胶填充孔，或者将第一含银胶沉积在孔的内表面上，以形成基板正面和基板背面之间的电连接。接着，通过在基板正面上印刷第二含银胶而在基板正面上形成多个指状物。所述多个指状物与至少一个孔电连通，并自所述多个指状物自至少一个孔径向延伸。然后，翻转基板，并将包括银和铝的第三胶印刷到基板背面上， 以使多个汇流条金属化，所述多个汇流条与所述孔电连通。在所述孔的金属化和所述多个指状物形成后，印刷所述汇流条。然后，将包括铝的第四胶印刷到基板背面上，以使基板的背面金属化。在另一实施方式中，在使孔金属化的印刷操作之前按时间顺序至少部分地执行形成指状物的印刷操作。在再一实施方式中，在使孔金属化的印刷操作之后按时间顺序执行形成指状物的印刷操作。在又一实施方式中，将形成指状物的印刷操作分成至少两个子操作。第一子操作包括使用第二含银接触胶印刷第一层指状物，随后的第二子操作包括使用第一含银胶在第二含银胶上印刷第二层指状物。在又一实施方式中，在使孔金属化的印刷操作之前按时间顺序执行第一子操作。 在时间和空间上与使孔金属化的印刷操作同时执行第二子操作，其中使用相同的第一含银胶形成指状物和使孔金属化。在又一实施方式中，所述方法包括使用激光划线技术将正面金属化与后表面金属化隔离。在又一实施方式中，用于印刷基板的方法包括将基板定位在支撑件上。所述基板具有与支撑件接触的背面和与背面相对的正面。接着，通过在基板正面上印刷第一含银胶而在基板正面上形成多个指状物。然后，翻转基板，使得基板正面与基板支撑件接触，并且将含银和铝的第二胶印刷到基板背面上以使多个汇流条金属化。
为了更详细理解本发明的上述特征，通过参考实施方式可获得简要概述如上的本发明的更具体描述，一些实施方式在附图中示出。但是应注意，附图仅示出了本发明的典型实施方式，因此不应视为限制本发明的范围，本发明可允许其他等效实施方式。图1是标准太阳能电池的示意图。图2A和图2B是印刷工艺期间太阳能电池的示意图。图3是通过本发明的一个实施方式形成的太阳能电池的示意图。图4是通过本发明的实施方式形成的太阳能电池的示意性截面图。
图5是根据本发明一个实施方式在印刷工艺期间基板的示意性图示。图6是根据本发明另一实施方式在印刷工艺期间基板的示意性图示。图7是处理系统的等角示意图。图8是图7中所示处理系统的示意性平面图。图9A和图9B是图7处理系统的处理组(nest)的等距示意图。为了便于理解，在可能的情况下，使用相同元件符号来表示所有图中共有的相同元件。应知一个实施方式的元件和特征可有利地并入其他实施方式中而无需进一步叙述。
具体实施例方式本发明的实施方式大体涉及印刷MWT太阳能电池的方法。所述方法包括将太阳能电池基板的非光接收侧定位在支撑件上。所述太阳能电池基板具有多个孔，所述多个孔穿过所述太阳能电池基板形成。接着，使所述多个孔金属化。使所述孔金属化包括将第一含银导电胶施加到孔内，或者将第一含银导电胶沉积在孔的内表面上。所述第一含银导电胶与基板的正面和背面电连通。接着，使用第二含银胶将多个集电指状物形成在基板的正面上。多个集电指状物电耦合到多个金属化孔中的至少一个，并且多个集电指状物自多个金属化孔中的至少一个基本径向延伸。然后，可翻转基板，并可在基板背面上执行一或多个印刷工艺。如本文中所使用的，术语“正面”指在工艺终点时基板表面上设置有指状物的那个基板表面(例如太阳能电池的光接收表面)，而术语“背面”是与正面相对的表面。除非另外限定，否则此处和下文所使用的全部技术术语和科技术语都具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解相同的含义。在有冲突的情况下，包括定义，本申请优先。本文使用术语“包括”以及所述术语的变型，诸如“具有”和“包含”，来表示包括清楚表达的整体，或者清楚表达的多个整体，但是不包括任意其他整体或者多个任意其他整体，除非在上下文或者使用中需要排他性的解释所述术语。参考按顺序进行丝网印刷的表面，本发明可限定为“正面-正面-背面-背面”，由于减少了所需的基板翻转步骤数目，因此与三步印刷的传统方式相比，本发明是一项改进。 本发明的一些实施方式提供了四个印刷操作，所述四个印刷操作始于基板正面。而且，在本发明的一些实施方式中，使用专用印刷胶用于在所执行的不同印刷步骤中金属化。这样做便于根据待金属化的部件调配(tailoring)专用印刷胶，所述部件例如通孔、指状物、汇流条或者背面金属化(metallization)。图3示出了根据本发明实施方式形成的太阳能电池C。图3中示出的太阳能电池 C包括被构造为薄线或指状物316的上部接触结构，所述薄线或指状物在太阳能电池C的光接收侧上径向延伸。每一组线或指状物316都从一或多个孔向各方向伸展出(radiate)， 所述孔穿过太阳能电池设置。线或指状物316收集通过光伏效应产生的电流，并且线或指状物316通过所述孔将电流供应给汇流条414(图4中所示)，所述汇流条414提供在基板 350背面上，与背面金属化417相邻。图4示出了根据本发明的实施方式形成在基板350上的太阳能电池的截面图。基板350包括ρ型基区421、η型发射区422和p-η结区423，所述p-η结区423设置在ρ型基区421和η型发射区422之间。通过用η型掺杂剂(例如磷(P)、砷(As)或者锑(Sb))掺杂基板150来形成η型发射区422，以增加所述η型发射区中存在的负电荷(即电子)数量。类似地，通过在掺杂工艺期间将三价原子添加到晶格中来形成P型基区421。将三价原子添加到晶格中导致晶格的四个正常共价键中的一个共价键的电子丢失。通过这种方式， 掺杂原子能够从附近原子的共价键接受电子，以补偿第四个键。接受电子导致附近原子损失了半键，产生“空穴”。当光照到太阳能电池C时，伴随着光子照射，光子能量在ρ-η结区423两侧上产生电子空穴对。电子通过Ρ-η结扩散到较低能级，而空穴以相反方向扩散，在发射极产生负电荷，并在基极产生相应的正电荷。当在发射极和基极之间形成电路，并将Ρ-η结暴露给一定光波长时，将有电流流动。通过半导体产生的电流流过指状物316，并直至太阳能电池C的背面，所述指状物316设置在太阳能电池C的正面(即，光接收表面)上，所述正面用F表示，所述背面用B表示。太阳能电池C通常用诸如氮化硅的介电材料薄层覆盖，以用作抗反射涂层(ARC)，以便使自太阳能电池C正面F的光反射的情况最小化。指状物316与基板350电接触，并且指状物316能够实现与基板350的一或多个掺杂区域(例如η型发射区42 的欧姆连接。欧姆接触是在半导体器件上已经被预先设置的区域，使得器件的电流电压曲线(I-V)是线性和对称的；也就是，在掺杂的硅区与金属接触之间不存在高电阻界面。太阳能电池性能和在太阳能电池生产工艺中制得的电路可靠性需要低电阻和稳定接触。为了增强与太阳能电池器件的接触，通常将指状物316定位在高掺杂区上，以便允许形成欧姆接触，所述高掺杂区形成于基板表面上。由于高掺杂区的电特性，以致高掺杂区往往会阻挡可穿过所述高掺杂区的光量，或者使可穿过所述高掺杂区的光量最小化，因此希望使所述高掺杂区相对较小，以便使被阻挡的光量最小化。但是，同时，这些高掺杂区又必须足够大，以确保指状物316能够可靠地形成在这些区上。可使用各种图案化技术，例如通过根据图案使用扩散阻挡层来扩散磷，在基板表面上制得高掺杂区， 以产生具有较高掺杂的区域和较低掺杂的区域。通过形成与基板350的ρ型基区的欧姆接触，背部接触完成了产生电流所需的电路，所述背部接触诸如形成在基板350背面B上的背面金属化417。图5示出了根据本发明一个实施方式在印刷工艺期间的基板350。在操作560中， 将基板350定位在支撑件的处理平面P上，所述支撑件诸如处理组769 (见图7中所示)，所述基板350诸如具有自正面F延伸至背面B的通孔551的硅基晶片。基板350被定位成使得基板150的正面F面向印刷站的印刷装置，所述印刷站包括多个印刷单元，所述印刷装置诸如丝网印刷装置。处理平面P通常具有纸或者其他蒸腾(transpirant)材料(例如多孔材料以使气体能通过所述多孔材料流动)的基本成分，以便真空吸附基板350。真空吸力将基板150保持在处理平面P上的所需位置，由此改善印刷质量和精度。在操作561中，将含银导电胶553印刷在基板350正面F上，以使集电指状物516 的第一层金属化。在操作562和563中，使用含银导电胶552来使孔(操作56 金属化及在集电指状物516上印刷第二层(操作56 。因而，集电指状物516是使用两个子操作而形成的，每一个子操作形成集电指状物516的不同层。双层集电指状物516的优势在于在集电指状物516上的第二次印刷增加了集电指状物516高度和宽度之间的比例(即纵横比)。能够印刷具有减少的宽度的双层集电指状物516，同时由于指状物516增加的高度仍能提供足够的电流传输路径(例如足够低的电阻率)。通过形成具有减小的宽度的集电指状物516，由此减小了光接收表面被集电指状物516阻挡的表面积。本发明利用两种不同的胶(例如含银导电胶552和含银导电胶553)用于印刷在基板的正面上，因而允许每种含银胶阳2、553的成分适合于特定应用。例如，可选择具有适当粘度的胶(即含银胶55 用于孔551的金属化，以便填充通孔或者将胶沉积在通孔的内表面上而避免使用吸力。通过避免使用吸力，简化了印刷工艺且减小了污染支撑件表面的可能性。相反，含银胶阳3的粘度可大于含银胶552的粘度，以防止当含银胶553印刷到基板350正面F上时含银胶553“流动”。而且，根据所需的电导率值，不管用于汇流条414的胶如何(操作564中示出)，同样可选择含银胶552用于孔551，而可选择用于汇流条的胶作为接触胶。特别是，用于制造汇流条的基于银和铝的理想接触胶，例如使与承载电流的带状电线或者导线接触变得容易。此外，尽管示出操作562和563同时发生，但是应知可在印刷第二层集电指状物 516之前使所述孔55 1金属化，或者反之亦然。在操作562和563之后，且在操作564之前，例如使用机械手翻转基板350，并且将所述基板定位在第二印刷单元的第二处理平面P上，使得正面F放置在第二处理平面P上。 在基板350的背面B面对印刷装置的情况下，使用第三导电胶5M将汇流条414印刷在与金属化孔551电接触的背面B上，所述第三导电胶包含银和铝。在操作565中，在背面B仍面对印刷装置的情况下，使用第四含铝胶555在不被汇流条414覆盖的区域内使背面B金属化，以形成背侧金属化471。由此，除了在背面金属化 417和汇流条414之间的小间隙或间隔外，基板350的基本整个背面B都被背面金属化417 和汇流条414覆盖，所述小间隙或间隔便于背面金属化417和汇流条414的电隔离。在一些实施方式中，所述方法还提供了处理操作566，借助于所述处理操作566使用激光在(汇流条414)和在基板350背面上的背面金属化417之间划线绝缘元件556，以在背面金属化和汇流条414之间形成电隔离。图6是根据本发明另一实施方式在印刷工艺期间的基板的示意性图示。在操作 670中，将基板350定位在印刷单元的处理平面P上，所述基板350诸如单晶硅基板，所述单晶硅基板具有从正面F延伸至背面B的孔551。在操作671中，从基板350正面F的方向印刷含银导电胶阳2，以使孔551金属化。可通过用含银导电胶552填充孔551，或者通过将含银导电胶552涂覆到孔551的内表面并留下贯穿所述孔551的开口，而使所述孔551 金属化。在操作672中，将含银导电胶553印刷在基板350正面F上，以形成金属化的集电指状物616。所述金属化的集电指状物616与金属化的通孔551电接触且自所述金属化的通孔向551各方向伸展出。尽管示出了操作671在操作672之前发生，但是应知操作672 可在操作671之后发生。此外，与图5的操作561、562和563相反，图6的金属化集电指状物616仅含有使用单种胶印刷的单个金属层，而不是如参考图5所描述的多层集电指状物 516。回到图6，在操作672之后且在操作673之前，第二印刷单元的第二处理平面P上翻转基板350正面向下。在基板350的背面B面对印刷装置的情况下，使用第三导电胶5M 将汇流条414印刷在与金属化的孔551电接触的背面B上，所述第三导电胶5M包括银和
ο在操作674中，在背面B仍面对印刷装置的情况下，使用第四含铝胶555在未被汇流条414覆盖的区域中使背面B金属化，以形成背面金属化417。因而，背面金属化417和汇流条414覆盖了基板350的基本整个背面B。但是，在背面金属化417和汇流条414之间留有小间隙以保持背面金属化417和汇流条414之间的电隔离。在一些实施方式中，所述方法包括操作675，在操作675中，在汇流条414和在基板350背面上的背面金属化417之间划线诸如沟槽之类的绝缘元件556，以将背面金属化与汇流条414电隔离。参考图5和图6，在操作562、563(图5)和操作672 (图6)之后，一些实施方式中， 将基板350定位在第二处理平面上同时将所述基板翻转，以便将第二基板350提供在最初处理平面P上。第二基板350的背面B被定位在最初处理平面P上，由此使工艺循环能更快地进行。图7是基板处理系统700的示意性等角视图，在基板处理系统700中可根据本发明的方法处理基板。所述系统700包括两个输入传送机767、致动器组件768、多个处理组 769、多个处理头776、两个输出传送机777、和系统控制器778。输入传送机767被配置成平行处理构造，使得每一个输入传送机都能从诸如输入传送机779之类的输入装置接收未处理的基板350，并且每一个输入传送机将每个未处理的基板350传送至处理组769，所述处理组耦合到致动器组件768。此外，输出传送机777被配置为平行的，使得每一个输出传送机都能自处理组769接收已处理的基板350，并且每一个输出传送机将每个已处理的基板 350传送至诸如排出传送机780这样的基板去除装置。每个排出传送机780都适配于将已处理的基板350传送通过烘炉781，以经由处理头776固化沉积在基板350上的材料。
系统700也可包括检查系统782，检查系统782适配于在处理之前和之后定位和检查基板350。检查系统782包括一或多个照相机783，一或多个照相机783定位成检查基板 350，所述基板350定位在装载位置/卸载位置“1”和“3”中，如图7和8中所示。检查系统782通常包括至少一个照相机783 (例如CCD照相机)和其他电子部件，所述电子部件能够定位、检查并将结果传输至系统控制器778。在一个实例中，检查系统782适配于定位输入基板350的某些特征的位置，并将检查结果传输至系统控制器778，以便分析基板350的取向和位置。于是，系统控制器778能确定在处理基板350之前将基板350定位在处理头 776下方。在另一实例中，检查系统782检查基板350，以便能够从生产线去除受损的基板 350。此外，应知处理组769每一个都可含有灯、或者其他类似的光学幅射装置，以照亮定位于所述处理组上的基板350，使得基板350能够更容易地被检查系统782检查。系统700是丝网印刷处理系统，并且处理头776包括丝网印刷部件，所述丝网印刷部件配置成将材料(诸如导电胶)的图案化层丝网印刷在基板350上。在丝网印刷的情况下，处理头776用于在基板350的正面F和背面B上印刷不同的胶，所述胶包括胶552、553、 554和555(如图5中所示)。或者，应知预期系统700可以是喷墨印刷系统，并且处理头 776包括喷墨印刷部件，所述喷墨印刷部件配置成将材料的图形化层沉积在基板350上。图8是图7中描述的系统700的示意性平面图。图8示出了具有两个处理组 769(在位置“1”和“3”中)的所述系统700，每一个处理组769都设置成将已处理的基板 350传送至输出传送机777和自输入传送机767接收未处理的基板350。由此，在系统700 中，基板移动通常沿着如图7和图8中示出的路径“A”。在这种构造中，其他两个处理组769 中的每一个(在位置“2”和“4”中)都被定位在处理头776下方，使得能在位于各自处理组769上的未处理基板350上执行处理(例如丝网印刷或者喷墨印刷)。系统700的平行处理构造允许在处理系统占地面积最小化的情况下具有增加的处理能力。尽管将系统700 描述为具有两个处理头776和四个处理组769，但是应知系统700可包括其他处理头776和 /或处理组769，而不偏离本发明的范围。在所述系统700中利用的两个头776是可从意大利的应用材料(Applied Materials, Italia) S. r. 1.市售购买的传统丝网印刷头，所述传统丝网印刷头适配于在丝网印刷工艺期间以所需图案将材料沉积在基板350表面上，所述基板设置在位置“2”或者 “4”处的处理组769上。但是应知也可使用其他组或者其他支撑件来实践本文描述的本发明的实施方式。处理头776包括多个致动器785(例如步进式电动机或者伺服电动机)，所述多个致动器与系统控制器778连通。致动器785可用于调整丝网印刷掩模(未示出)关于基板350的位置和/或角度取向，所述基板设置在处理头776内。丝网印刷掩模一般是金属片或者金属板，所述金属片或金属板具有多个孔、槽或者其他孔隙，以在基板350表面上限定丝网印刷材料的图案和位置，所述其他孔隙贯穿所述金属片或金属板形成。丝网印刷材料可包括导电墨或导电胶，介电墨或介电胶、掺杂剂凝胶、蚀刻凝胶、 一或多种掩模材料或者其他导电材料或介电材料。一般地，通过使用致动器785和系统控制器778自检查系统782接收的信息来定向丝网印刷掩模，使待沉积到基板350的表面上的丝网印刷图案以自动方式与基板350对准。在一个实施方式中，处理头776适配于在太阳能电池基板上沉积含金属或者含电介质的材料，所述太阳能电池基板的宽度在约125mm 和约156mm之间，并且长度在约70mm和约156mm之间。输入传送机767和输出传送机777包括两个传送带786，以通过使用致动器来支撑基板350并将基板350传送至系统700内的所需位置，所述致动器与系统控制器778连通。虽然图7和图8大体示出了具有两个传送带786的基板传送系统，但是可使用其他类型的传送机构，用于执行相同的基板传送功能和定位功能，而不会改变本发明的基本范围。 此外，应知输入传送机767和输出传送机每一个都可具有一个传送带，或者可具有多于两个传送带。系统控制器778促进整个系统700的控制和自动化，并且系统控制器778可包括中央处理单元(CPU)、存储器和支持电路(或者I/O)。CPU可以是任意形式计算机处理器中的一种，所述计算机处理器用在工业设置中，用于控制各种室工艺和硬件(例如传送机、检测器、电动机、流体输送设备等)，并且用于监视系统工艺和室工艺(例如基板位置、工艺时间、检测器信号等)。所述存储器连接到CPU，并且所述存储器可以是一或多种容易获得的存储器，诸如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、软盘、硬盘、或者本地的或远程的任意其他形式数字存储器。软件指令和数据可被编码并存储在存储器内，用于指示CPU。支持电路也连接到CPU，用于以常规方式支持处理器。支持电路可包括缓存、电源、时钟电路、 输入/输出电路、子系统等。系统控制器778可读的程序(或者计算机指令)确定在基板上执行哪个任务。理想的是，程序是系统控制器778可读的软件，并且所述软件包括代码， 用以产生并存储基板位置信息、各受控部件的移动顺序、基板检查系统信息和上述的任意组合中的至少一个。图9A至图9B是处理组969A和969B的示意性等角视图，所述处理组969A和969B 与处理组769相似，并且所述处理组969A和969B能够用在处理系统700中。图9A示出了具有传送机987A的处理组969A，所述传送机987A具有供给卷筒(feed spool) 988和卷取卷筒(take-up spool) 9890供给卷筒988和卷曲卷筒989适配于供给材料990并保持材料990，所述材料990跨台板991定位。材料990限定处理平面P，在处理期间基板350被定位于所述处理平面P上。材料990是多孔材料(诸如蒸腾材料)，以允许空气或者其他气体穿过所述多孔材料，由此使基板350能够通过真空保持在台板991上，所述基板350设置在所述材料990 —侧上，所述真空在材料990的相对侧上产生。通常通过真空泵(未示出)通过真空端口施加真空，所述真空端口形成在台板991中。图9B示出了处理组969B的另一实施方式，所述处理组969B具有连续传送机 987B。传送机987B包括供给辊(feed roller)992和空载辊(idler roller)993。供给辊 992和空载辊993适配于跨过台板991供给材料990，如图9B中所示。应知具有多于一个传送机987B的处理组可含有多于一个供给辊992和空载辊993。台板991具有由材料990限定的基板支撑表面。在处理头中的处理期间，基板350 被支撑在材料990上，所述处理头诸如图7中所示的处理头776。材料990 —般是多孔材料，以使基板350能够通过真空保持在台板991上，所述基板350设置在所述材料990的一侧上，所述真空在所述材料990的相对侧上产生。在处理期间，当装载和卸载基板350时，处理组969A和969B —般保持为相同取向。由于当每个基板350从处理组969B装载和卸载时，前一传送机构造(图9A)消耗了材料990，因此当处理组969A和969B保持为相同取向时，和前一传送机构造相比，更优选连续的传送机构造(图9B)。因而，在图9A中的传送机构造中，在处理期间定期地去除并更换材料990。相反，在装载和卸载每个基板350期间连续传送机构造(图9B)不会消耗材料990。因此，在本发明的某些实施方式中，如图9B中所示的连续传送机系统可提供循环时间、产量和良品率方面的优点。通过本发明，由于以基板背面设置在处理平面上的情况下将基板定位在印刷站的第一印刷单元上，因此解决了污染基板正面的问题。因而，保护了基板正面在印刷应用之前不会受到无意设置在处理平面上的任何剩余胶的影响。因为使用了多个胶源的缘故，可先于背面，印刷基板正面并使基板正面金属化，所以最初可将基板背面设置在处理平面上。多个胶源允许从正面使所述孔金属化，而从背面使汇流条金属化；与必须同时使孔和汇流条金属化的现有工艺不同(且由此，金属化是从基板背面进行的)。尽管当将基板背面向下地定位在用于印刷的平面上时，处理平面可能含有一些多余胶或者其他污染物，但是可能接触背侧的任何污染一般是可忽略的。由于经调配的印刷胶成分，减少了在基板背侧上的胶污染，而且，由于大部分背面都被汇流条和背面金属化覆盖，因此基板背面上的任何污染都不会有很大影响。此外，本发明的实施方式提供了在汇流条和金属化之间的激光划线，以减少或者防止由于存在金属胶污染而可能出现的分流 (shunting) 0本发明的其他优点包括以多层在基板正面上印刷指状物。以多层形成指状物能使指状物的纵横比增加，从而减少了在基板正面上的遮挡，同时减小了因指状物厚度增加导致的通过指状物的电阻率。虽然前述内容针对本发明的实施方式，但是在不偏离本发明的基本范围的情况下，可设计出本发明的其他和进一步的实施方式，并且本发明的范围通过以下的权利要求确定。
权利要求
1.一种用于印刷基板的方法，所述方法包括将基板定位在印刷单元内的支撑件上，所述基板具有与所述支撑件接触的背面、与背面相对的正面、以及在所述正面和所述背面之间延伸的多个孔；通过从所述基板正面的方向施加第一含银胶，使在所述基板的所述正面和所述基板的所述背面之间延伸的所述孔金属化，其中使所述孔金属化包括用第一含银胶填充所述孔， 或者将所述第一含银胶沉积在所述孔的内表面上，以在所述基板的所述正面和所述基板的所述背面之间形成电连接；通过在所述基板的所述正面上印刷第二含银胶，来在所述基板的所述正面上形成多个指状物，其中所述多个指状物与所述孔中至少一个孔电连通，并且所述多个指状物自所述孔中至少一个孔径向延伸； 翻转所述基板；在所述基板的所述背面上印刷包括银和铝的第三胶，以使与所述孔电连通的多条汇流条金属化，其中在使所述孔金属化和形成所述多个指状物之后印刷所述汇流条；以及在所述基板的所述背面上印刷包括铝的第四胶，以使所述基板的所述背面金属化。
2.如权利要求1所述的方法，其中在印刷所述指状物之前使所述孔金属化。
3.如权利要求1所述的方法，其中在使所述孔金属化之前形成所述多个指状物。
4.如权利要求3所述的方法，其中形成所述多个指状物还包括在所述第二含银胶上印刷第一含银胶层。
5.如权利要求1所述的方法，其中在使所述孔金属化之前印刷所述第二含银胶，并且其中在所述第二含银胶上印刷所述第一含银胶层与使所述孔金属化同时发生。
6.如权利要求5所述的方法，所述方法还包括使用激光在所述汇流条和所述背面金属化之间划线沟槽。
7.如权利要求1所述的方法，所述方法还包括使用激光在汇流条和背面金属化之间划线沟槽。
8.一种用于印刷基板的方法，所述方法包括将基板定位在支撑件上，所述基板具有与所述支撑件接触的背面和与所述背面相对的正面；使用第一胶使在所述基板的所述正面和所述基板的所述背面之间延伸的多个孔金属化；通过在所述基板的所述正面上印刷包括银的第二胶，来在所述基板的所述正面上形成多个指状物；翻转基板，使得所述基板的所述正面与所述基板支撑件接触；以及在于所述正面上形成所述多个指状物之后，在所述基板的所述背面上印刷包括银和铝的第三胶以使多个汇流条金属化。
9.如权利要求8所述的方法，其中形成所述多个指状物还包括在所述第二胶上印刷所述第一胶。
10.如权利要求9所述的方法，所述方法还包括在所述基板的所述背面上印刷包括铝的第四胶，以使所述基板的所述背面金属化。
11.如权利要求10所述的方法，所述方法还包括使用激光在背面中划线沟槽。
12.如权利要求11所述的方法，其中所述第一胶是含银胶。
13.如权利要求8所述的方法，其中在形成所述多个指状物之前使所述孔金属化。
14.如权利要求8所述的方法，其中在形成所述多个指状物之后使所述孔金属化。
全文摘要
本发明的实施方式大体涉及印刷MWT太阳能电池的方法。所述方法包括将太阳能电池基板的非光接收侧定位在支撑件上。所述太阳能电池基板具有多个孔，所述多个孔穿过所述太阳能电池基板形成。接着，使多个孔金属化。使所述孔金属化包括将第一含银胶施加到所述孔内，或者将第一含银胶沉积在孔的内表面上。所述第一含银胶与基板的正面和背面电连通。之后，使用第二含银胶在基板的正面上形成多个集电指状物。所述多个集电指状物电耦合至所述孔中至少一个孔，并且所述多个集电指状物自所述至少一个孔基本上径向延伸。然后，可翻转所述基板，并且在基板的背面上执行一或多个印刷工艺。
文档编号B41M1/12GK102529467SQ2011104030
公开日2012年7月4日 申请日期2011年12月2日 优先权日2010年12月2日
发明者安德烈·巴奇尼, 马尔科·加里亚佐 申请人:应用材料意大利有限公司
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