用于將至少一種導(dǎo)電流體沉積到基底上的模型和包括這樣的模型的裝置以及沉積方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于將導(dǎo)電流體沉積在基底上以在基底(3)上形成導(dǎo)電跡線或接點(diǎn)的模型，其包括用于保持至少一種流體(13)的結(jié)構(gòu)體(11)，所述流體(13)為導(dǎo)電性的并且其粘度對(duì)來(lái)自光源(5)的輻射敏感。保持用結(jié)構(gòu)體(11)包括用于所述導(dǎo)電流體的至少一個(gè)儲(chǔ)器(17)，其底壁(19)在沉積期間與所述基底(3)相對(duì)地布置且所述底壁(19)具有使得實(shí)現(xiàn)所述導(dǎo)電流體(13)在所述流體(13)經(jīng)受來(lái)自所述光源(5)的輻射(15)時(shí)流動(dòng)(18)到基底(3)上的穿孔(21)，其中所述穿孔是根據(jù)待沉積在基底(3)上的流體的圖案(22)形成的。所述模型(7)進(jìn)一步包括具有能透過(guò)來(lái)自所述光源(5)的輻射的圖案(30)的光學(xué)板(9)，光學(xué)板(9)在所述圖案(30)之外不能透過(guò)來(lái)自所述光源(5)的輻射，同時(shí)所述光學(xué)板(9)上的能透過(guò)來(lái)自所述光源的輻射的圖案(30)與將所述保持用結(jié)構(gòu)體的穿孔的圖案(22)覆蓋的圖案對(duì)應(yīng)。
【專利說(shuō)明】用于將至少一種導(dǎo)電流體沉積到基底上的模型和包括這樣的模型的裝置以及沉積方法
[0001]本發(fā)明涉及用于將至少一種導(dǎo)電流體沉積在基底上的模型(matrix)、以及包括該沉積模型的裝置和沉積方法。
[0002]本發(fā)明更特別地適用于金屬化(metallizat1n)的產(chǎn)生以及金屬接點(diǎn)(接觸，contact)(尤其是在光伏電池領(lǐng)域中)或者在光伏面板之間的互連的形成。
[0003]在目前用于太陽(yáng)能電池以產(chǎn)生局部接點(diǎn)的金屬化方法中，例如已知絲網(wǎng)印刷方法或者激光沉積方法。
[0004]在光伏電池的生產(chǎn)中用于產(chǎn)生金屬接點(diǎn)的最常用的方法為絲網(wǎng)印刷。
[0005]該方法在于通過(guò)迫使基于Ag或Al的金屬糊料穿過(guò)結(jié)構(gòu)化絲網(wǎng)而沉積Ag或Al。盡管其成本低并且生產(chǎn)率高，但是該方法具有許多缺點(diǎn):其消耗大量的糊料(ΙΟμπι的最小沉積物厚度，和在絲網(wǎng)上的殘留沉積物)。此外，該方法要求與基底進(jìn)行接觸并且施加機(jī)械壓力，從而提高了破裂的風(fēng)險(xiǎn)和排除了任何在薄的基底上的使用。最后，金屬化線(metallizat1n line)的寬度受絲網(wǎng)中的孔的尺寸(?ΙΟΟμπι最小值)的限制，并且為了避免顯著的電阻性(resistive)損耗，可能不得不以許多遍數(shù)來(lái)產(chǎn)生這些金屬接點(diǎn)。
[0006]另一已知方法使用氣溶膠噴射來(lái)產(chǎn)生這些金屬接點(diǎn)。
[0007]在沉積期間，金屬是以噴霧的形式沉積的。可使從其噴射出最初為墨形式的金屬的頭(head)在基底上方移動(dòng)以產(chǎn)生具有任何類型的結(jié)構(gòu)/圖案的局部接點(diǎn)。所產(chǎn)生的金屬跡線(track)具有窄的線寬(?50μπι)并且消耗不是很多的金屬。
[0008]然而，由于金屬是從單個(gè)的頭沉積的，產(chǎn)生金屬接點(diǎn)的產(chǎn)量和速度目前未高到足以在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中實(shí)施。
[0009]此外，在該方法中，在噴出金屬噴霧的頭部(header)和基底之間的對(duì)準(zhǔn)和運(yùn)動(dòng)是關(guān)鍵的。特別地，噴頭的該對(duì)準(zhǔn)和運(yùn)動(dòng)必須非常準(zhǔn)確(該頭的運(yùn)動(dòng)的誤差必須相對(duì)于金屬化線的尺寸而言是小的)以不降低光伏電池產(chǎn)率。然而，這樣的對(duì)準(zhǔn)需要昂貴的技術(shù)手段并且需要相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間，從而使光伏電池生產(chǎn)率下降相應(yīng)的量。
[0010]所提出的又一方法被稱作激光燒制接點(diǎn)方法，如文獻(xiàn)W00060674中所描述的。
[0011]該方法使得可產(chǎn)生用于太陽(yáng)能電池的局部接點(diǎn)。首先將基底在晶片規(guī)模上金屬化，然后將激光束聚焦在精確的點(diǎn)上以局部地加熱該金屬化表面，以產(chǎn)生基于Al/Si合金的接點(diǎn)。激光束的移動(dòng)容許產(chǎn)生任何類型的結(jié)構(gòu)/圖案?？赏ㄟ^(guò)仔細(xì)選擇的激光參數(shù)控制接點(diǎn)的品質(zhì)和硅的退化。由于該工藝采用晶片規(guī)模金屬化，其無(wú)法用于使用背接觸的電池構(gòu)造。
[0012]最后，為了產(chǎn)生用于太陽(yáng)能電池的局部接點(diǎn)，BASF、SCHMID和Aurentum公司已經(jīng)開(kāi)發(fā)了激光轉(zhuǎn)印(轉(zhuǎn)移印刷)機(jī)和以名稱Cyp0S0lTML出售的特定的水基墨例如銀或鋁墨。原則上，激光轉(zhuǎn)印涉及用包含待沉積在基底即半導(dǎo)體晶片上的金屬的粘性的墨涂覆的環(huán)形帶。該帶在基底上方運(yùn)行并且激光束被指向(direct)該帶上與面對(duì)基底的側(cè)相反的側(cè)上，這導(dǎo)致墨在激光束的作用下被噴出到基底上，從而產(chǎn)生金屬接點(diǎn)。
[0013]這些墨的粘度使得，通過(guò)毛細(xì)作用，墨在標(biāo)準(zhǔn)條件下保持粘至該帶并且在激光的作用下噴出以沉積在基底上。
[0014]該工藝是連續(xù)的:在該工藝期間，控制和調(diào)節(jié)墨的粘度并且使該帶不停地運(yùn)行。該帶能透過(guò)用于使金屬噴出的激光的波長(zhǎng)。
[0015]該工藝基于主要用于生物學(xué)中的激光誘導(dǎo)向前轉(zhuǎn)移(laser-1nduced forwardtransfer) (LIFT)原理，其在于在激光的作用下使沉積在保持器(支持物，holder)上的任何粘性材料噴出。
[0016]根據(jù)以上公司，可產(chǎn)生低于60 μ m直徑的金屬化線(參見(jiàn)例如“30 μ m widecontacts on silicon cells by laser transfer^ T.C.Roder, E.Hoffman, J.R.Kohler, J.H.Werner-Hawaii conference IEEE 2010)。
[0017]然而，由于激光的所需要的對(duì)準(zhǔn)、激光束移動(dòng)的所需要的精確性等，該后一工藝還是需慎重處理的(delicate)，使得其工業(yè)應(yīng)用顯得困難。
[0018]在墨轉(zhuǎn)印機(jī)的領(lǐng)域中，文獻(xiàn)US 5 745 128描述了包括用于利用粘度效應(yīng)將墨轉(zhuǎn)印到紙上的轉(zhuǎn)印模型的印刷裝置。然而，該裝置中使用的墨不是導(dǎo)電性的并且所述裝置不是如本發(fā)明中那樣用于在基底上產(chǎn)生導(dǎo)電跡線。
[0019]本發(fā)明目的在于提供容許在基底上產(chǎn)生窄的金屬接點(diǎn)、特別是用于產(chǎn)生光伏電池的金屬接點(diǎn)的更簡(jiǎn)單的且更便宜的裝置和工藝。
[0020]為此，本發(fā)明的一個(gè)主題為用于將導(dǎo)電流體沉積在基底上以在基底上形成導(dǎo)電跡線或接點(diǎn)的模型，其包括用于保持至少一種流體的結(jié)構(gòu)體，所述流體是導(dǎo)電性的并且具有對(duì)用于將所述流體沉積在基底上的來(lái)自光源的輻射敏感的粘度，
[0021]其中所述保持用結(jié)構(gòu)體包括至少一個(gè)用于所述導(dǎo)電流體的儲(chǔ)器，其底壁旨在在沉積期間面對(duì)所述基底放置且其中所述底壁包含容許所述導(dǎo)電流體在所述流體暴露于來(lái)自所述光源的輻射時(shí)流到所述基底上的穿孔，所述穿孔是根據(jù)待沉積在所述基底上的流體的圖案制造的，特征在于，所述沉積模型進(jìn)一步包括具有能透過(guò)來(lái)自所述光源的輻射的圖案的光學(xué)板，所述光學(xué)板不能透過(guò)在所述圖案之外的來(lái)自所述光源的輻射，所述光學(xué)板的所述能透過(guò)來(lái)自所述光源的輻射的圖案與將所述保持用結(jié)構(gòu)體中的所述穿孔的圖案覆蓋的圖案對(duì)應(yīng)。
[0022]因此，可實(shí)現(xiàn)比得上絲網(wǎng)印刷的沉積速率的沉積速率，同時(shí)獲得良好的金屬接點(diǎn)導(dǎo)電性。此外，可再現(xiàn)地獲得更窄的金屬接點(diǎn)。
[0023]此外，由于包含將所述穿孔的圖案覆蓋的圖案的光學(xué)板的存在，可控制活化所述導(dǎo)電流體的光輻射。特別地，所述光學(xué)板容許將活化所述導(dǎo)電流體的光輻射圖案化。例如，所述光學(xué)板可涂覆有與所述能透過(guò)來(lái)自所述光源的輻射的圖案齊平的過(guò)濾用涂層(尤其是光學(xué)過(guò)濾器(濾波器)的形式)。使用其性質(zhì)在所述光學(xué)板的所述能透過(guò)的圖案的不同區(qū)域中變化的過(guò)濾用涂層因此容許改變被所述導(dǎo)電流體所接收的光輻射的性質(zhì)。這尤其使得對(duì)于(多個(gè)導(dǎo)電流體儲(chǔ)器中包含的)多種類型的導(dǎo)電流體可使用相同的沉積裝置而無(wú)需改變光源本身(因?yàn)橥ㄟ^(guò)所述光學(xué)板的所述能透過(guò)的圖案的性質(zhì)改變了被所述導(dǎo)電流體所接收的光輻射的性質(zhì))。根據(jù)本發(fā)明，包含將所述穿孔的圖案覆蓋的圖案的光學(xué)板的使用因此使得可改善所述導(dǎo)電流體的活化的控制，同時(shí)保持所述光源的良好對(duì)準(zhǔn)。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，所述光學(xué)板形成所述保持用結(jié)構(gòu)體的上部部分以獲得封閉的儲(chǔ)器。該實(shí)施方式具有提供其中所述光學(xué)板被直接集成到所述儲(chǔ)器中的集成裝置的優(yōu)點(diǎn)。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，將所述光學(xué)板放置在所述保持用結(jié)構(gòu)體上方。換而言之，所述光學(xué)板未使所述保持用結(jié)構(gòu)體封閉并且其形成與所述保持用結(jié)構(gòu)體分開(kāi)的部分。在此情況下，所述保持用結(jié)構(gòu)體的儲(chǔ)器可為頂部開(kāi)放的(或者能透過(guò)所述光輻射)。由于該實(shí)施方式，可將所述光學(xué)板和所述光源保持為相對(duì)于彼此固定并且將各個(gè)儲(chǔ)器安置在所述光學(xué)板下方。因此，取決于將所述保持用結(jié)構(gòu)體中的穿孔的圖案覆蓋的所述光學(xué)板的圖案，可用相同的光學(xué)板/光源組件處理各種類型的導(dǎo)電流體。
[0026]根據(jù)單獨(dú)地或者組合應(yīng)用的其它特征:
[0027]根據(jù)一個(gè)方面，所述保持用結(jié)構(gòu)體由不污染導(dǎo)電墨的材料制成。
[0028]根據(jù)又一方面，所述保持用結(jié)構(gòu)體可由氮化硼B(yǎng)N、碳化硅SiC、陶瓷材料、石英S12、氮化硅SiN或塑料制成。
[0029]替代地，所述保持用結(jié)構(gòu)體可由不銹鋼或金屬合金制成。
[0030]想到的是，所述至少一個(gè)儲(chǔ)器的內(nèi)壁例如涂覆有保護(hù)層。
[0031]因此，所述至少一個(gè)儲(chǔ)器的內(nèi)壁可涂覆有這樣的層:其根據(jù)楊氏方程的接觸角低于 90°。
[0032]例如，所述穿孔具有I μπι-500 μπι的直徑。
[0033]所述光學(xué)板在所述能透過(guò)來(lái)自所述光源的輻射的圖案之外可為反射性的或者吸收性的。
[0034]根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，所述保持用結(jié)構(gòu)體至少包括第一儲(chǔ)器和第二儲(chǔ)器。
[0035]根據(jù)一個(gè)方面，所述第一和第二儲(chǔ)器填充有不同的導(dǎo)電流體。
[0036]根據(jù)另一方面，所述第一和第二儲(chǔ)器的至少一個(gè)是空的以容許使用來(lái)自所述光源的輻射進(jìn)行燒蝕、摻雜或退火處理。
[0037]可對(duì)各儲(chǔ)器進(jìn)行設(shè)置以包括導(dǎo)電流體的連續(xù)供應(yīng)器和用于過(guò)剩的導(dǎo)電流體的排放器。
[0038]所述導(dǎo)電流體為，例如，基于水或另外的溶劑的包含銀、鎳、銅和/或鋁的墨。
[0039]本發(fā)明還涉及用于將至少一種材料沉積在基底上的裝置，特征在于其包括光源和如以上定義的沉積模型。
[0040]該裝置可包括用于將來(lái)自所述源的光束聚焦在所述光學(xué)板上的光學(xué)工具。
[0041]根據(jù)另一方面，所述裝置包括用于在所述光學(xué)板處由所述源獲得平行光束的光學(xué)工具。
[0042]根據(jù)又一方面，所述光源選自由激光、發(fā)光二極管和燈形成的組。
[0043]此外，本發(fā)明涉及用于在基底上沉積至少一種包含導(dǎo)電材料/導(dǎo)電顆粒且具有對(duì)來(lái)自光源的輻射敏感的粘度的流體以在所述基底上形成導(dǎo)電跡線或接點(diǎn)的方法，特征在于:
[0044]-將如以上定義的沉積模型安置在所述基底上方；和
[0045]-使所述保持用結(jié)構(gòu)體的至少一個(gè)儲(chǔ)器中包含的導(dǎo)電流體暴露于通過(guò)插入的光學(xué)板的來(lái)自光源的輻射以使所述導(dǎo)電流體局部地流體化，使得后者流動(dòng)穿過(guò)所述保持用結(jié)構(gòu)體的底壁中產(chǎn)生的穿孔并且以預(yù)定圖案沉積。
[0046]該用于在基底上形成導(dǎo)電跡線或接點(diǎn)的方法非常精確，因?yàn)榻鉀Q了現(xiàn)有技術(shù)的對(duì)準(zhǔn)問(wèn)題，尤其是當(dāng)所述穿孔是根據(jù)待沉積在所述基底上的流體的圖案制造的時(shí)。此外，所述光學(xué)板容許將活化所述導(dǎo)電流體的光輻射圖案化。
[0047]根據(jù)一個(gè)方面，所述光源為激光并且將所述光學(xué)板用所述光束掃描。
[0048]根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，想到的是，同時(shí)照射所述光學(xué)板的整個(gè)區(qū)域。
[0049]在閱讀下列附圖的描述時(shí)，其它優(yōu)點(diǎn)和特征將變得明晰，在附圖中:
[0050]-圖1顯示用于將至少一種材料沉積在基底上的裝置的圖；
[0051]-圖2顯示根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的沉積模型的更詳細(xì)的圖；
[0052]-圖3以沿著線I1-1I的橫截面顯示圖2中的圖；
[0053]-圖3a顯示關(guān)于圖3的示意圖；
[0054]-圖4顯示圖2的保持用結(jié)構(gòu)體的實(shí)例的底視圖；
[0055]-圖5顯示圖2的光學(xué)板的實(shí)例的頂視圖；
[0056]-圖6為顯示實(shí)例激光束掃描的與圖2中相同的圖；和
[0057]-圖7顯示根據(jù)另一實(shí)施方式的沉積裝置的圖。
[0058]在所有附圖中，相同的附圖標(biāo)記表示相同的元件。
[0059]圖1顯示用于將至少一種材料沉積在基底3上以產(chǎn)生金屬接點(diǎn)(例如在生產(chǎn)光伏電池的情況下)的裝置I的圖。
[0060]該裝置包括光源5和沉積模型7 (沉積模型7在圖1中的實(shí)例實(shí)施方式中一方面由光學(xué)板9和另一方面由用于保持至少一種導(dǎo)電性的且具有對(duì)來(lái)自光源5的輻射15敏感的粘度的流體13的結(jié)構(gòu)體11形成)，用于將所述流體13沉積在基底3上以在基底3上形成導(dǎo)電跡線或接點(diǎn)。
[0061]具有對(duì)輻射敏感的粘度的導(dǎo)電流體13為，例如，用于產(chǎn)生用于太陽(yáng)能電池的局部接點(diǎn)的基于水或另外的溶劑的特定的墨例如銀、鎳、銅或鋁墨。
[0062]流體13可為導(dǎo)電的，因?yàn)槠浒瑢?dǎo)電性金屬填料顆粒。
[0063]當(dāng)流體被稱為具有對(duì)來(lái)自光源5的輻射敏感的粘度時(shí)，所意味的是在光源5的輻射15的影響點(diǎn)處，該流體的粘度局部地降低。這可由于光敏感性效應(yīng)，即，尤其是取決于光的波長(zhǎng)的效應(yīng)、或者取決于熱敏感性效應(yīng)的效應(yīng)，即輻射15局部地加熱導(dǎo)電流體13，從而使得后者粘性較小。
[0064]當(dāng)然，也可選擇任何導(dǎo)電流體或具有類似性質(zhì)的包含導(dǎo)電顆粒的流體。
[0065]光源5為例如激光、發(fā)光二極管或燈。
[0066]重要的是選擇光源5的波長(zhǎng)和/或光強(qiáng)度，使得來(lái)自所述源的光對(duì)導(dǎo)電流體例如墨的影響改變(尤其是經(jīng)由光或熱敏感性效應(yīng))導(dǎo)電流體的粘度并且使得其粘性較低。
[0067]作為光源5，有利地使用激光或激光二極管，因?yàn)樗鼈儼l(fā)射相對(duì)于光學(xué)板9和保持用結(jié)構(gòu)體11可容易地指向的處于一種或多種良好限定的波長(zhǎng)的高強(qiáng)度輻射15。如在下面將看到的，然后該光束必須在光學(xué)板9上面或者在沒(méi)有所述光學(xué)板的保持器上掃描以將金屬沉積在基底3上。
[0068]如果使用發(fā)光二極管、發(fā)光二極管矩陣或者燈，則可同時(shí)照射由具有光學(xué)板9的載體形成的沉積模型7，從而容許沉積過(guò)程被加速。特別地，以此式對(duì)沉積模型7均勻地照射足夠長(zhǎng)的時(shí)間以容許導(dǎo)電流體13流動(dòng)和沉積在基底3上。
[0069]當(dāng)然，取決于所選擇的光源，可想到使用光學(xué)工具(未示出)例如透鏡以將來(lái)自所述源的光束聚焦在光學(xué)板11上。
[0070]類似地，特別是使用激光作為光源5的情況下，可使用發(fā)散光學(xué)工具(未示出)以在光學(xué)板11處由所述源5獲得平行光束，以完全地照射光學(xué)板11。
[0071]當(dāng)然，這些光學(xué)工具可由用于將來(lái)自源5的光線15指向沉積模型7的多個(gè)透鏡、棱鏡或其它光學(xué)元件構(gòu)成。
[0072]現(xiàn)在將參照?qǐng)D2-5更詳細(xì)地描述沉積模型7。
[0073]如可在2和3中看到的，保持用結(jié)構(gòu)體11包括至少一個(gè)包含所述導(dǎo)電流體13的儲(chǔ)器17，在本實(shí)例中為5個(gè)儲(chǔ)器17 (分別為17A、17B、17C、17D和17E)。
[0074]各儲(chǔ)器17的底壁19旨在在沉積期間面對(duì)所述基底3放置并且包含容許所述導(dǎo)電流體13在所述流體13暴露于來(lái)自所述光源5的輻射時(shí)流動(dòng)18 (該流動(dòng)通過(guò)圖1中的虛線顯不)到基底3上的穿孔21。
[0075]如可在顯示保持用結(jié)構(gòu)體11的下側(cè)的圖4中看到的，穿孔21是根據(jù)待沉積在基底3上的流體的圖案22制造的。
[0076]在本實(shí)例中，圖案22由排成行并且平行的五排穿孔21構(gòu)成。當(dāng)然，取決于要產(chǎn)生的金屬接點(diǎn)的要求，可想到任何種類的圖案。圖案22因此對(duì)應(yīng)于待產(chǎn)生的電接點(diǎn)和/或?qū)?yīng)于連接這些電接點(diǎn)以匯集由光伏面板的光伏電池提供的電流的導(dǎo)電跡線。
[0077]根據(jù)第一變型，所述保持用結(jié)構(gòu)體例如由氮化硼B(yǎng)N、碳化硅SiC、石英S12、氮化硅SiN,陶瓷材料或者甚至耐熱性塑料制成。
[0078]根據(jù)第二變型，所述保持用結(jié)構(gòu)體由不銹鋼或金屬合金制成。
[0079]在選擇所述保持用結(jié)構(gòu)體的材料時(shí)，注意保證該材料是非污染性材料，使得其不污染待沉積在基底上的導(dǎo)電流體13。術(shù)語(yǔ)“非污染性(的)”具體地被理解為指的是所述墨不被玷污(不存在由所述保持用結(jié)構(gòu)體的材料的殘留物引起的玷污)并且在所述保持用材料和所述導(dǎo)電墨之間不存在相互作用/反應(yīng)。
[0080]為了使導(dǎo)電流體13的保護(hù)增強(qiáng)，在一些情況下想到的是，儲(chǔ)器17的內(nèi)壁涂覆有保護(hù)層。
[0081]為了改善侵潤(rùn)性，還想到的是，所述保持用結(jié)構(gòu)體的內(nèi)壁涂覆有這樣的層:其根據(jù)楊氏方程的接觸角Θ低于90°。該層還可起到保護(hù)層的作用。該層例如由氮化硼B(yǎng)N、碳化硅SiC、石英S12、氮化硅SiN、陶瓷材料或者甚至耐熱性塑料制成。關(guān)于穿孔21，它們可具有1-500 μ m的直徑。該直徑主要地一方面取決于待產(chǎn)生的金屬接點(diǎn)的尺寸/寬度和取決于導(dǎo)電流體13的經(jīng)照射的和未經(jīng)照射的粘度參數(shù)。特別地，該直徑必須小到足以將導(dǎo)電流體13在其未被照射時(shí)通過(guò)毛細(xì)作用包含在儲(chǔ)器17中，但是大到足以容許導(dǎo)電流體13在其暴露于該輻射15時(shí)流動(dòng)18和沉積在基底3上。
[0082]圖3a顯示填充有導(dǎo)電流體13的儲(chǔ)器17的孔21的放大視圖。
[0083]導(dǎo)電流體13的表面張力容許在各孔下方形成穩(wěn)定的凸起的彎液面并且容許導(dǎo)電流體13保持在儲(chǔ)器中。由楊氏-拉普拉斯方程給出的對(duì)于彎液面穩(wěn)定性的條件為Η〈 σ.sin Θ/(pgD)，其中H為流體高度，σ為表面張力，Θ為接觸角，P為流體的密度，g為由于重力引起的加速度和D為彎液面的直徑(參見(jiàn)圖3a)。
[0084]根據(jù)一種任選的變型(示于圖3a中)，可圍繞各孔21提供圓周形凹槽32以限制該彎液面的鋪展和改善其穩(wěn)定性。
[0085]所述孔的直徑以及穿孔或孔21之間的距離必須取決于所述沉積的設(shè)計(jì)進(jìn)行選擇。
[0086]例如，非常緊密地隔開(kāi)的孔21和具有使得其在基底上面的鋪展被控制的粘度性質(zhì)的導(dǎo)電流體13可容許在基底3上沉積連續(xù)的線。例如，在硅太陽(yáng)能電池的正面金屬化的情況下，所述金屬化線具有10-150 μπι的直徑。以這樣的方式選擇孔21的尺寸:大致在該寬度上面沉積物質(zhì)并且當(dāng)將光源5在保持用結(jié)構(gòu)體11上面掃描時(shí)，導(dǎo)電流體13均勻地沉積和鋪展，從而形成連續(xù)的線。
[0087]例如，孔21可以使得對(duì)于PERC電池的背側(cè)接點(diǎn)的局部沉積成為可能這樣的方式隔開(kāi)(接點(diǎn)一旦沉積的直徑為10-100 μm和接點(diǎn)之間的間隔為400 μπι-1mm)。
[0088]如上所述，另外，要考慮的另一參數(shù)是儲(chǔ)器17中導(dǎo)電流體13的高度H，其為例如300 ym-lmm。僅必須存在位于底壁19上的導(dǎo)電流體13的膜。
[0089]各儲(chǔ)器包括導(dǎo)電流體13的連續(xù)供應(yīng)器23(由箭頭24表示)和用于過(guò)剩的(由箭頭26表示的)導(dǎo)電流體13的排放器25證明是非常有利的。
[0090]因此，可對(duì)保持用結(jié)構(gòu)體11連續(xù)地進(jìn)行供應(yīng)，這特別好地適合于用于在基底上產(chǎn)生金屬接點(diǎn)(特別是在光伏電池的制造中)的連續(xù)工業(yè)過(guò)程。
[0091]當(dāng)然，將所排放的導(dǎo)電流體13重新注入到儲(chǔ)器17中可為回路問(wèn)題。
[0092]因此，就所使用的導(dǎo)電流體13的量而言，裝置I是非常經(jīng)濟(jì)的。
[0093]圖2中的實(shí)施方式包括多個(gè)伸長(zhǎng)的儲(chǔ)器17A-17E。
[0094]根據(jù)另一實(shí)施方式(未示出)，可提供單個(gè)儲(chǔ)器17，該單個(gè)儲(chǔ)器為與在一起的所有儲(chǔ)器17A-17E相同的尺寸。
[0095]在圖2中的實(shí)施方式中，所有儲(chǔ)器17A-17E填充有相同的導(dǎo)電流體13。
[0096]根據(jù)另一實(shí)施方式并且取決于金屬沉積要求，第一儲(chǔ)器17A填充有第一導(dǎo)電流體且第二儲(chǔ)器17B填充有不同的第二導(dǎo)電流體。因此，例如可使所述導(dǎo)電流體交替。在不偏離本發(fā)明的范圍的情況下，甚至可想到使用三種或更多種導(dǎo)電流體。
[0097]根據(jù)又一實(shí)施方式，可進(jìn)行設(shè)置以在所填充的儲(chǔ)器之間包括空的儲(chǔ)器。在此情況下，光源5的光束可穿過(guò)孔21并且直接到達(dá)基底3，例如以容許使用來(lái)自所述光源5的輻射進(jìn)行燒蝕或退火處理。其也可例如為特定的局部激光處理或激光摻雜處理的問(wèn)題(議題)。
[0098]已經(jīng)描述了保持用結(jié)構(gòu)體11，現(xiàn)在將注意力轉(zhuǎn)向光學(xué)板9。
[0099]光學(xué)板9的一個(gè)實(shí)例示于圖5中。所述板可形成保持用結(jié)構(gòu)體11的上壁或者置于后者上(參見(jiàn)圖1和3)。在后一情況下，保持用結(jié)構(gòu)體11的材料(至少對(duì)于該上壁)必須對(duì)于來(lái)自光源5的輻射是光學(xué)透明的。
[0100]根據(jù)圖7中所示的另一實(shí)施方式，光學(xué)板9以高于所述保持用結(jié)構(gòu)體恒定距離放置。在此情況下，保持用結(jié)構(gòu)體的儲(chǔ)器17可為頂部開(kāi)放的。
[0101]在該實(shí)施方式中，各個(gè)儲(chǔ)器17可安置在光學(xué)板9下方。因此，取決于將該保持用結(jié)構(gòu)體中的穿孔的圖案覆蓋的所述光學(xué)板的圖案，可用相同的光學(xué)板/光源組件處理各種類型的導(dǎo)電流體。
[0102]將板9以能透過(guò)來(lái)自所述光源5的輻射的圖案30圖案化并且板9在所述圖案30之外不能透過(guò)來(lái)自所述光源的輻射。圖案30與將穿孔的圖案22覆蓋的圖案對(duì)應(yīng)。
[0103]表述“不能透過(guò)來(lái)自光源5的輻射”被理解為指的是該輻射被吸收或者反射。
[0104]表述“能透過(guò)輻射”被理解為指的是，來(lái)自源5的光主要被透射通過(guò)光學(xué)板9。
[0105]光學(xué)板9的圖案30覆蓋穿孔21的圖案22。
[0106]因此，如可在圖5中看到的，圖案30是通過(guò)5個(gè)條帶形成的，所述條帶的寬度e對(duì)應(yīng)于穿孔21的直徑并且其長(zhǎng)度L對(duì)應(yīng)于末端孔之間的距離。
[0107]然而，特別是在其中光學(xué)板9以離保持用結(jié)構(gòu)體11 一段距離放置的情況下，必須考慮將來(lái)自所述源的輻射通過(guò)光學(xué)板9投射到穿孔21上以在與穿孔21對(duì)準(zhǔn)(level)的情況下實(shí)現(xiàn)足以使導(dǎo)電流體13的粘度降低并且容許其流動(dòng)18和沉積在基底3上的強(qiáng)度。
[0108]根據(jù)其它實(shí)施方式，對(duì)于圖案22和30可使設(shè)置為相同的，特別是如果光源5為激光的話。
[0109]根據(jù)第一變型，所述光學(xué)板因此在能透過(guò)來(lái)自所述光源的輻射的圖案30之外為反射性的或吸收性的。
[0110]根據(jù)第二變型，所述光學(xué)板涂覆有與能透過(guò)來(lái)自所述光源5的輻射的圖案30齊平的過(guò)濾用涂層。其可例如為與能透過(guò)來(lái)自所述光源的輻射的圖案30齊平的帶-阻過(guò)濾器(band-reject1n filter) (aka缺口過(guò)濾器)的問(wèn)題。這些過(guò)濾器可例如在光學(xué)板9的各種位置中是不同的，即，具有不同的阻帶(reject1n band)，以便容許基底3的作為位置函數(shù)的特定局部處理，例如以便容許導(dǎo)電流體13流體化以將其沉積在基底3上，或者容許沉積在基底上的金屬被處理。如果例如存在多個(gè)包含不同的導(dǎo)電流體的儲(chǔ)器17，或者實(shí)際上一個(gè)儲(chǔ)器17不含導(dǎo)電流體，則圖案30經(jīng)由各儲(chǔ)器上方的帶-阻過(guò)濾器的光譜和/或空間響應(yīng)而考慮其。
[0111]通過(guò)在光學(xué)板9中提供與將所述保持用結(jié)構(gòu)體中的穿孔21的圖案22覆蓋的圖案對(duì)應(yīng)的能透過(guò)的圖案30，可避免關(guān)于激光對(duì)準(zhǔn)的問(wèn)題，同時(shí)獲得高的沉積精確性。這打開(kāi)了通向這樣的大規(guī)模工業(yè)方法的道路:其便宜，同時(shí)保持所需要的沉積精確性(特別是就導(dǎo)電跡線分辨率(清晰度，definit1n)和厚度而言)，尤其是對(duì)于其中不精確性可導(dǎo)致效率損失的光伏領(lǐng)域。此外，存在包含將所述穿孔的圖案覆蓋的圖案的光學(xué)板，可控制活化所述導(dǎo)電流體的光福射。
[0112]此外，取決于將所述保持用結(jié)構(gòu)體中的穿孔21的圖案22覆蓋的光學(xué)板9的圖案，導(dǎo)電流體13可以期望的壓力被引導(dǎo)/保持在儲(chǔ)器中，從而使得實(shí)現(xiàn)在墨組合物以及其在室溫下的粘度的選擇方面、以及在用于降低導(dǎo)電流體13的粘度的光源5的功率的選擇方面更大的自由度。
[0113]沉積裝置I以如下方式起作用:
[0114]沉積模型7如以上所描述的那樣安置在基底3上方?；?和沉積模型7可使用常規(guī)工具對(duì)準(zhǔn)。
[0115]必須對(duì)保持用結(jié)構(gòu)體11和基底3之間的距離進(jìn)行優(yōu)化，使得導(dǎo)電流體13以受控方式沉積在預(yù)定區(qū)域上。在沉積期間，保持用結(jié)構(gòu)體11以比待沉積的層的厚度大的高度放置使得在它們之間不存在接觸。例如，可將保持用結(jié)構(gòu)體11放置在比基底上的金屬接點(diǎn)的最終厚度高約10微米的距離處。
[0116]保持用結(jié)構(gòu)體11可通過(guò)機(jī)電式活動(dòng)工具(例如可活動(dòng)的機(jī)械臺(tái)或者壓電臺(tái))保持，特別是以控制保持器相對(duì)于基底3的高度h，以及使其在X上和在y上移動(dòng)。
[0117]接下來(lái)，使所述光學(xué)板9暴露于來(lái)自光源5的輻射以經(jīng)由穿透遠(yuǎn)至孔21的光線使所述導(dǎo)電流體13局部地流體化，使得所述導(dǎo)電流體13流動(dòng)通過(guò)底壁19中產(chǎn)生的孔21并且以預(yù)定圖案22沉積。
[0118]為此，如可在圖6中看到的，將所述光學(xué)板用光束沿著由虛線所示的路徑28掃描。
[0119]為了控制入射能量密度，可將強(qiáng)度檢測(cè)器40集成到保持用結(jié)構(gòu)體11中，優(yōu)選地在通過(guò)光束掃描的路徑上。
[0120]當(dāng)然，取決于光源5，還可進(jìn)行設(shè)置以同時(shí)照射所述光學(xué)板9的整個(gè)區(qū)域。
[0121]因此將理解，本發(fā)明使得可容易且快速地在(特別是用于制造光伏電池的)基底上產(chǎn)生金屬接點(diǎn)。
【權(quán)利要求】
1.用于將導(dǎo)電流體沉積在基底上以在基底(3)上形成導(dǎo)電跡線或接點(diǎn)的模型，其包括用于保持至少一種流體(13)的結(jié)構(gòu)體(11)，流體(13)為導(dǎo)電性的并且具有對(duì)用于將所述流體(13)沉積在基底(3)上的來(lái)自光源(5)的輻射敏感的粘度， 其中保持用結(jié)構(gòu)體(11)包括用于所述導(dǎo)電流體的至少一個(gè)儲(chǔ)器(17)，其底壁(19)旨在在沉積期間面對(duì)所述基底(3)放置且其中所述底壁(19)包含容許所述導(dǎo)電流體(13)在所述流體(13)暴露于來(lái)自所述光源(5)的輻射(15)時(shí)流動(dòng)(18)到基底(3)上的穿孔(21)，穿孔(21)是根據(jù)待沉積在基底(3)上的流體的圖案(22)制造的，所述模型特征在于其進(jìn)一步包括具有能透過(guò)來(lái)自所述光源(5)的輻射的圖案(30)的光學(xué)板(9)，光學(xué)板(9)在所述圖案(30)之外不能透過(guò)來(lái)自所述光源(5)的輻射并且所述光學(xué)板(9)的能透過(guò)來(lái)自所述光源的輻射的圖案(30)與將所述保持用結(jié)構(gòu)體中的穿孔的圖案(22)覆蓋的圖案對(duì)應(yīng)。
2.如權(quán)利要求1中所述的沉積模型，特征在于保持用結(jié)構(gòu)體(11)是頂部開(kāi)放的。
3.如權(quán)利要求1-2任一項(xiàng)中所述的沉積模型，特征在于保持用結(jié)構(gòu)體(11)由不污染所述導(dǎo)電墨的材料制成。
4.如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)中所述的沉積模型，特征在于保持用結(jié)構(gòu)體(11)由氮化硼B(yǎng)N、碳化硅SiC、陶瓷材料、石英S12、氮化硅SiN或塑料制成。
5.如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)中所述的沉積模型，特征在于保持用結(jié)構(gòu)體(11)由不銹鋼或金屬合金制成。
6.如權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)中所述的沉積模型，特征在于所述至少一個(gè)儲(chǔ)器(17)的內(nèi)壁涂覆有保護(hù)層。
7.如權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)中所述的沉積模型，特征在于所述至少一個(gè)儲(chǔ)器(17)的內(nèi)壁涂覆有這樣的層:其根據(jù)楊氏方程的接觸角低于90°。
8.如權(quán)利要求任一項(xiàng)1-7中所述的沉積模型，特征在于穿孔(21)具有Iμπι-500 μπι的直徑。
9.如權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)中所述的沉積模型，特征在于光學(xué)板(9)形成所述保持用結(jié)構(gòu)體(11)的上壁以獲得封閉的儲(chǔ)器。
10.如權(quán)利要求任一項(xiàng)1-9中所述的沉積模型，特征在于光學(xué)板(9)在能透過(guò)來(lái)自所述光源的輻射的圖案(30)之外為反射性的或者吸收性的。
11.如權(quán)利要求1-10任一項(xiàng)中所述的沉積模型，特征在于光學(xué)板(9)涂覆有與能透過(guò)來(lái)自所述光源(5)的輻射的圖案(30)齊平的過(guò)濾用涂層。
12.如權(quán)利要求11中所述的沉積模型，特征在于所述過(guò)濾用涂層包括光學(xué)過(guò)濾器。
13.如前述權(quán)利要求任一項(xiàng)中所述的沉積模型，特征在于保持用結(jié)構(gòu)體(11)至少包括第一儲(chǔ)器(17Α)和第二儲(chǔ)器(17Β)。
14.如權(quán)利要求13中所述的沉積模型，特征在于第一和第二儲(chǔ)器(17Α和17Β)填充有不同的導(dǎo)電流體(13)。
15.如權(quán)利要求13或14中所述的沉積模型，特征在于第一和第二儲(chǔ)器(17Α和17Β)的至少一個(gè)是空的以容許使用來(lái)自所述光源(5)的輻射進(jìn)行燒蝕、摻雜或退火處理。
16.如權(quán)利要求1-15任一項(xiàng)中所述的沉積模型，特征在于各儲(chǔ)器(17)包括導(dǎo)電流體的連續(xù)供應(yīng)器(23)和用于過(guò)剩的導(dǎo)電流體(13)的排放器(25)。
17.如權(quán)利要求1-16任一項(xiàng)中所述的沉積模型，特征在于導(dǎo)電流體(13)為基于水或另外的溶劑的包含銀、鎳、銅和/或鋁的墨。
18.用于將至少一種材料沉積在基底上的裝置(I)，特征在于其包括光源(5)和根據(jù)權(quán)利要求1-17任一項(xiàng)的沉積模型(7)。
19.如權(quán)利要求18中所述的裝置，特征在于其包括用于將來(lái)自所述源(5)的光束聚焦在光學(xué)板(9)上的光學(xué)工具。
20.如權(quán)利要求18中所述的裝置，特征在于其包括用于在光學(xué)板(9)處由所述源(5)獲得平行光束的光學(xué)工具。
21.如權(quán)利要求18-20任一項(xiàng)中所述的裝置，特征在于所述光源(5)選自由激光、發(fā)光二極管和燈形成的組。
22.用于在基底(3)上沉積包含導(dǎo)電材料/導(dǎo)電顆粒并且具有對(duì)來(lái)自光源(5)的輻射敏感的粘度的至少一種流體(13)以在基底(3)上形成導(dǎo)電跡線或接點(diǎn)的方法，特征在于: -將根據(jù)權(quán)利要求1-19任一項(xiàng)的沉積模型(7)安置在基底(3)上方；和 -使所述保持用結(jié)構(gòu)體(11)的至少一個(gè)儲(chǔ)器(17)中包含的導(dǎo)電流體(13)暴露于通過(guò)插入的光學(xué)板(9)的來(lái)自光源(5)的輻射以使所述導(dǎo)電流體(13)局部地流體化，使得后者流動(dòng)穿過(guò)保持用結(jié)構(gòu)體(11)的底壁(19)中產(chǎn)生的穿孔(21)并且以預(yù)定圖案沉積。
23.如權(quán)利要求22中所述的方法，特征在于所述光源(5)為激光且將所述光學(xué)板用光束掃描。
24.如權(quán)利要求22中所述的方法，特征在于同時(shí)照射所述光學(xué)板(9)的整個(gè)區(qū)域。
【文檔編號(hào)】B41J2/14GK104520109SQ201380034809
【公開(kāi)日】2015年4月15日 申請(qǐng)日期:2013年4月26日 優(yōu)先權(quán)日:2012年4月30日
【發(fā)明者】P.賈弗雷努, B.隆巴德特 申請(qǐng)人:道達(dá)爾銷售服務(wù)公司