專利名稱：一種用于制作超薄硅單晶片的金屬漿絲網(wǎng)印刷裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
—種用于制作超薄硅單晶片的金屬漿絲網(wǎng)印刷裝置技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實用新型涉及太陽能光伏技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種用于制作超薄硅單晶片的金屬漿絲網(wǎng)印刷裝置。
背景技術(shù)：
[0002]硅片是現(xiàn)代微電子技術(shù)和太陽能光電轉(zhuǎn)換技術(shù)的基礎(chǔ)，是太陽能光伏電池技術(shù)中最昂貴的部分。近年來，盡管硅原料價格已有明顯下降，但降低硅片的制造成本對于提高太陽能對傳統(tǒng)能源的競爭力依然至關(guān)重要。[0003]根據(jù)理論模擬，若硅片的厚度為40μπι，太陽能光伏電池可達到最佳性倉泛[M. Wolf in Proceeding of the 14th IEEE Photovoltaics Conference, San Diego, CA, 1980, p674;M. J. Kerr, J. Schmidt, and A. Cuevas, in Proceedings of the 29th IEEE Photovoltaics Specialists Conference, New Orleans,LA, 2002, p438] 2007 年， 比利時Dross等人公布了一項制造太陽能電池用50 μ m厚晶體娃片的新方法[F. Drosse et al., Appl. Phys. A 89,149(2007)]。其最大的特點在于，不同于以往用線鋸切割硅碇的技術(shù)，而是利用硅與金屬間的熱膨脹差異來剝?nèi)」杵?，因此，不會產(chǎn)生由切屑等造成的不必要的浪費。這種新方法被稱作應(yīng)力誘導(dǎo)剝離方法(stress induced lift-off method, SLiM-Cut)技術(shù)[J. Vaes et al. , Proc. SPIE 7772, 777212 (2010) ] [0004]通過對基于SLiM-Cut技術(shù)制備超薄娃片的方法進行改進，使用價格低廉、工藝成熟的青銅漿和鋅漿替代銀漿和鋁漿，并將退火溫度降低至720°C，同樣能夠制備出 30-50 μ m的硅片，并且可以有效降低成本。[0005]在SLiM-Cut技術(shù)中，通常是以絲網(wǎng)印刷的方式在硅基體上形成金屬層。通過控制絲網(wǎng)印刷至硅基體上的青銅漿的厚度可以精確控制所制備出的硅片的厚度在30-50 μ m。[0006]有鑒于此，本設(shè)計人基于從事此類產(chǎn)品設(shè)計制造多年豐富的實務(wù)經(jīng)驗及專業(yè)知識，并配合學(xué)理的運用，積極加以研究創(chuàng)新，以期創(chuàng)設(shè)一種新型結(jié)構(gòu)的用于制作超薄硅單晶片的金屬漿絲網(wǎng)印刷裝置，使其可以控制絲網(wǎng)印刷至硅基體上青銅漿的厚度。經(jīng)過不斷的研究、設(shè)計，并經(jīng)過反復(fù)試作樣品及改進后，終于創(chuàng)設(shè)出確具實用價值的本實用新型。發(fā)明內(nèi)容[0007]本實用新型的目的在于，提供一種新型結(jié)構(gòu)的用于制作超薄硅單晶片的金屬漿絲網(wǎng)印刷裝置，所要解決的技術(shù)問題是使其可以便于精確控制所制備出的超薄硅單晶片的厚度，提高太陽能電池的轉(zhuǎn)化效率，非常適于實用。[0008]本實用新型的目的及解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的。依據(jù)本實用新型提出的一種用于制作超薄硅單晶片的金屬漿絲網(wǎng)印刷裝置，其包括在硅基體上印上一層厚度為20 μ m厚的青銅漿層的絲網(wǎng)印刷模塊及在青銅層上印上一層厚度為40 μ m厚的鋅漿層的絲網(wǎng)印刷模塊。本實用新型的目的及解決其技術(shù)問題還可采用以下技術(shù)措施進一步實現(xiàn)。[0010]前述的用于制作超薄硅單晶片的金屬漿絲網(wǎng)印刷裝置，其中所述在硅基體上印上一層厚度為20 μ m厚的青銅漿層的絲網(wǎng)印刷模塊的絲網(wǎng)為400目，厚度為20 μ m。[0011]前述的用于制作超薄硅單晶片的金屬漿絲網(wǎng)印刷裝置，其中所述在青銅層上印上一層厚度為40 μ m的鋅漿層的絲網(wǎng)印刷模塊的絲網(wǎng)為100目。[0012]前述的用于制作超薄硅單晶片的金屬漿絲網(wǎng)印刷裝置，還包括多個能夠在硅基體上印上一層厚度為20 μ m-40 μ m之間的不同厚度的青銅漿層的絲網(wǎng)印刷模塊。[0013]前述的用于制作超薄硅單晶片的金屬漿絲網(wǎng)印刷裝置，其中所述多個能夠在硅基體上印上一層厚度為20 μ m-40 μ m之間的不同厚度的青銅漿層的絲網(wǎng)印刷模塊的絲網(wǎng)分別具有400目至100目之間的不同目數(shù)。[0014]本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點和有益效果。借由上述技術(shù)方案，本實用新型一種用于制作超薄硅單晶片的金屬漿絲網(wǎng)印刷裝置至少具有下列優(yōu)點及有益效果本實用新型是基于對SLiM-Cut技術(shù)制備超薄硅片的方法改進的低成本的方法，以熔點為800°C，熱膨脹系數(shù)為17. 5 10_5/°C的青銅，和熔點為420°C，熱膨脹系數(shù)為36 10_5/°C的鋅(25%錫，75%銅)，取代SLiM-Cut技術(shù)中用到的熔點為962°C，熱膨脹系數(shù)為19. 5 10_5/°C 的銀，和熔點為660°C，熱膨脹系數(shù)為23.2 10_5/°C的鋁而提出的絲網(wǎng)印刷裝置，其通過在硅基體上絲網(wǎng)印刷青銅層和鋅層，由于所印刷的金屬均為傳統(tǒng)的材料，因此可以與現(xiàn)有的銅及鋅的加工工藝實現(xiàn)無縫銜接，大大降低生產(chǎn)成本，并且便于進行大規(guī)?；a(chǎn)。同時通過本裝置還可以控制絲網(wǎng)印刷至硅基體上的青銅漿的厚度，從而可以便于精確控制所制備出的超薄硅單晶片的厚度在30-50 μ m。[0015]綜上所述，本實用新型在技術(shù)上有顯著的進步，并具有明顯的積極效果，誠為一新穎、進步、實用的新設(shè)計。[0016]上述說明僅是本實用新型技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本實用新型的技術(shù)手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實施，并且為了讓本實用新型的上述和其他目的、特征和優(yōu)點能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實施例，并配合附圖，詳細說明如下。


[0017]圖1是本實用新型一種用于制作超薄硅單晶片的金屬漿絲網(wǎng)印刷裝置的較佳實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。[0018]110:絲網(wǎng)印刷裝置210:絲網(wǎng)印刷模塊[0019]211-217 :絲網(wǎng)印刷模塊218:絲網(wǎng)印刷模塊具體實施方式
[0020]為更進一步闡述本實用新型為達成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，
以下結(jié)合附圖及較佳實施例，對依據(jù)本實用新型提出的一種用于制作超薄硅單晶片的金屬漿絲網(wǎng)印刷裝置其具體實施方式
、結(jié)構(gòu)、特征及其功效，詳細說明如后。[0021]有關(guān)本實用新型的前述及其他技術(shù)內(nèi)容、特點及功效，在以下配合參考圖式的較佳實施例的詳細說明中將可清楚呈現(xiàn)。通過具體實施方式
的說 明，應(yīng)當(dāng)可對本實用新型為達成預(yù)定目的所采取的技術(shù)手段及功效獲得一更加深入且具體的了解，然而所附圖式僅是提供參考與說明之用，并非用來對本實用新型加以限制。[0022]請參閱圖1所示，是本實用新型一種用于制作超薄硅單晶片的金屬漿絲網(wǎng)印刷裝置的較佳實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。本實用新型一種用于制作超薄硅單晶片的金屬漿絲網(wǎng)印刷裝置Iio包括在硅基體上印上一層厚度為20 μ m厚的青銅漿層的絲網(wǎng)印刷模塊210及在青銅層上印上一層厚度為40 μ m厚的鋅漿層的絲網(wǎng)印刷模塊218。由于絲網(wǎng)印刷的青銅層的厚度，可以通過控制絲網(wǎng)的目數(shù)以及絲網(wǎng)的厚度來控制，因此通過使在硅基體上印上一層厚度為20 μ m厚的青銅漿層的絲網(wǎng)印刷模塊210的絲網(wǎng)為400目，厚度為20 μ m，可以在硅基體上一次印刷獲得厚度為20 μ m的青銅層。而當(dāng)在青銅層上印上一層厚度為40 μ m 厚的鋅漿層的絲網(wǎng)印刷模塊218的絲網(wǎng)為100目時，可以一次印刷獲得厚度為40 μ m的鋅層。[0023]如圖1所示，本實用新型的絲網(wǎng)印刷裝置110還包括多個能夠在硅基體上印上一層厚度為20μπι-40μπι之間的不同厚度的青銅漿層的絲網(wǎng)印刷模塊211-217。其中多個能夠在硅基體上印上一層厚度為20 μ m-40 μ m之間的不同厚度的青銅漿層的絲網(wǎng)印刷模塊 211-217的絲網(wǎng)可以分別具有400目至100目之間的不同目數(shù)。另外，也可以利用具有100 目絲網(wǎng)的在青銅層上印上一層厚度為40 μ m厚的鋅漿層的絲網(wǎng)印刷模塊218在硅基體上印上一層厚度為40 μ m厚的青銅漿層。[0024]在使用本實用新型的絲網(wǎng)印刷裝置110時，可以先取5X5cm2 (厚度大約300 μ m) 的硅基體，在硅基體的一個的面上利用絲網(wǎng)印刷模塊210通過絲網(wǎng)印刷的方法先印上一層厚度為20 μ m厚的青銅漿層，然后在200°C溫度下使絲網(wǎng)印刷的青銅漿層干燥，之后再利用快速退火爐(溫度為720V，時間為10秒)進行高溫退火，然后再利用絲網(wǎng)印刷模塊218通過絲網(wǎng)印刷的方法在青銅層上印制厚度為40 μ m的鋅漿層，并在200°C溫度下使絲網(wǎng)印刷的鋅漿層干燥，之后再用同樣的方法進行高溫退火。在高溫快速退火的過程中，利用金屬層與硅片熱膨脹系數(shù)差異比較大的特點，會產(chǎn)生大的表面收縮，使得金屬層產(chǎn)生卷曲，從而連帶的剝離一層沿著單一晶面(〈111〉或者〈100>)的硅片，最后通過將高溫快速退火所獲得的附帶金屬層的超薄硅單晶片利用化學(xué)刻蝕的方法除去金屬層，可以得到所需的30-50 μ m 厚的超薄硅單晶片。將30-50 μ m厚的超薄硅單晶片裝配成一個簡單的太陽能電池，其初步轉(zhuǎn)化效率可以達到9. 9%。[0025]利用本實用新型的裝置制作的超薄硅單晶片，可以提高硅襯底的利用率、省去制作電極的材料；并且由于絲網(wǎng)印刷所采用的青銅層和鋅層，均為價格低廉的傳統(tǒng)材料，因此可以與現(xiàn)有的銅及鋅的加工工藝實現(xiàn)無縫銜接，大大降低生產(chǎn)成本，并且便于進行大規(guī)模生產(chǎn)，具有潛在的市場競爭力。[0026]以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例而已，并非對本實用新型作任何形式上的限制，雖然本實用新型已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本實用新型，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本實用新型技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本實用新型技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本實用新型的技術(shù)實質(zhì)對以上實`施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾， 均仍屬于本實用新型技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種用于制作超薄硅單晶片的金屬漿絲網(wǎng)印刷裝置，其特征在于其包括在硅基體上印上ー層厚度為20 μm厚的青銅漿層的絲網(wǎng)印刷模塊及在青銅層上印上ー層厚度為40μm厚的鋅漿層的絲網(wǎng)印刷模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于制作超薄硅單晶片的金屬漿絲網(wǎng)印刷裝置，其特征在于其中所述在硅基體上印上ー層厚度為20 厚的青銅漿層的絲網(wǎng)印刷模塊的絲網(wǎng)為400目，厚度為20 u m.
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于制作超薄硅單晶片的金屬漿絲網(wǎng)印刷裝置，其特征在于其中所述在青銅層上印上ー層厚度為40 的鋅漿層的絲網(wǎng)印刷模塊的絲網(wǎng)為100目。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任ー權(quán)利要求所述的用于制作超薄硅單晶片的金屬漿絲網(wǎng)印刷裝置，其特征在于其還包括多個能夠在硅基體上印上ー層厚度為20 u m-40 u m之間的不同厚度的青銅漿層的絲網(wǎng)印刷模塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于制作超薄硅單晶片的金屬漿絲網(wǎng)印刷裝置，其特征在于其中所述多個能夠在硅基體上印上ー層厚度為20 μ m-40 μ m之間的不同厚度的青銅漿層的絲網(wǎng)印刷模塊的絲網(wǎng)分別具有400目至100目之間的不同目數(shù)。
專利摘要本實用新型是一種用于制作超薄硅單晶片的金屬漿絲網(wǎng)印刷裝置,其包括在硅基體上印上一層厚度為20μm厚的青銅漿層的絲網(wǎng)印刷模塊及在青銅層上印上一層厚度為40μm厚的鋅漿層的絲網(wǎng)印刷模塊。本實用新型是基于對SLiM-Cut技術(shù)制備超薄硅片的方法改進的低成本的方法，以青銅和鋅取代SLiM-Cut技術(shù)中的銀和鋁而提出的絲網(wǎng)印刷裝置，其通過在硅基體上絲網(wǎng)印刷青銅層和鋅層，由于所印刷的金屬均為傳統(tǒng)的材料，因此可以與現(xiàn)有的銅及鋅的加工工藝實現(xiàn)無縫銜接，大大降低生產(chǎn)成本，并且便于進行大規(guī)?；a(chǎn)。同時通過本裝置還可以控制印刷至硅基體上的青銅漿的厚度，以便于精確控制所制的超薄硅單晶片的厚度在30-50μm。
文檔編號B41F15/08GK202878887SQ201220455499
公開日2013年4月17日 申請日期2012年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月7日
發(fā)明者李國嶺, 徐力, 郭金娥, 徐信富, 周鋒子 申請人:洛陽鼎晶電子科技有限公司