[发明专利]多层图案的丝网印刷方法及设备

说明书

发明背景

技术领域

本发明实施例一般涉及在衬底的表面上丝网印刷多层图案的系统与工艺。

太阳能电池为可直接将太阳光转换成电功率的光电(PV)器件。太阳能电池通常具有一个或多个p-n结。各个p-n结包含在半导体材料中的两个不同区域，其中一侧作为p-型区域且另一侧作为n-型区域。当太阳能电池的p-n结暴露在太阳光(由光子的能量组成)时，太阳光经由光电(PV)效应直接转换成电力。太阳能电池产生特定量的电功率，并倾斜成具有用于传递期望量的系统功率的尺寸的模块。太阳能模块使用特定框架及连接器来与平板接合。太阳能电池通常形成在硅衬底上，其中所述硅衬底可为单晶硅衬底或多晶硅衬底。典型太阳能电池包括：硅晶片、衬底、或通常具有小于约0.3mm厚的片材，所述板材具有形成在衬底上的p-型区域上的n-型硅的薄层。

在过去十年间，光电(PV)市场已经历了超过30％的年度增长率。一些文章认为全世界的太阳能电池功率产量可能在未来超过10GWp。预估所有太阳能模块的超过95％将以硅晶片为基底。高市场增长率以及实质减少太阳能发电成本的需要已对廉价地形成高品质太阳能电池造成若干严峻的挑战。因此，制造商业用太阳能电池的一个主要部份在于通过改良器件良率及增加衬底产量来减少形成太阳能电池所需的生产成本。

已长期使用丝网印刷来在物体(例如布料或陶瓷)上进行印刷设计，并在电子工业中使用丝网印刷来印刷电组件设计(例如在衬底表面上的电接触或互连)。最先进的太阳能电池制造工艺亦使用丝网印刷工艺。在一些应用中，相比于印刷单层图案，期望在太阳能电池衬底上印刷出具有高深宽比(即，线高和线宽的比例)的接触线，以增加接触的电流携载能力。为了满足所述需求，已试图丝网印刷双层图案以增加印刷线的深宽比。然而，归因于在自动传送装置上的衬底的定位误差、衬底边缘的缺陷、或在所述自动传送装置上的衬底的偏移的丝网印刷图案的现有层上的第二层丝网印刷图案的未对准可导致较差的器件性能及较低的器件效率。

因此，需要用于生产太阳能电池、电子电路、或其它有用装置的丝网印刷设备，所述设备具有在系统内控制衬底上的双层丝网印刷图案的对准的改进方法。

发明内容

在本发明的一实施例中，丝网印刷工艺包含以下步骤：接收衬底，所述衬底具有印刷在衬底的表面上的第一图案层，其中所述图案包括至少两个对准标记；相对于所述衬底的至少一个特征确定至少两个对准标记的实际位置；比较至少两个对准标记的所述实际位置与至少两个对准标记的预期位置；确定至少两个对准标记的所述实际位置与预期位置间的偏移；考量所述所确定的偏移来调整丝网印刷装置；以及在所述第一图案层上印刷第二图案层。

在本发明的另一实施例中，丝网印刷工艺包含以下步骤：以丝网印刷装置将第一图案层印刷在衬底的表面上，其中所述图案包含多条导电薄线的结构及至少两个对准标记；在光学检测组件下移动所述衬底；摄取所述第一图案层的光学图像；相对所述衬底的至少一个特征确定至少两个对准标记的实际位置；比较至少两个对准标记的所述实际位置与至少两个对准标记的预期位置；确定所述实际位置与所述预期位置间的偏移；考量所确定的偏移来调整所述丝网印刷装置；以及通过经调整的丝网印刷装置将第二图案层印刷在所述第一图案层上。

在本发明的又一实施例中，丝网印刷系统包含：旋转致动器，所述旋转致动器具有置于其上的印刷槽(printing nest)且所述印刷槽可在第一位置、第二位置、及第三位置之间移动；输入输送器，所述输入输送器经定位以在所述第一位置将衬底装载至印刷槽上；丝网印刷腔室，所述丝网印刷腔室具有置于其中的可调整的丝网印刷装置，所述丝网印刷腔室经定位以当所述印刷槽在所述第二位置时将图案印刷在所述衬底上，其中所述图案包含多条薄线的导电结构及至少两个对准标记；光学检测组件，所述光学检测组件具有照相机及灯，所述光学检测组件经定位以当所述印刷槽在所述第一位置时摄取所述第一图案层的光学图像；输出输送器，所述输出输送器经定位以当所述印刷槽位于所述第三位置时卸载所述衬底；以及包含软件的系统控制器，配置成确定在所述第一图案层的光学图像中所摄取的对准标记的实际位置相对于对准标记的预期位置的偏移，并在将第二图案层印刷在所述第一图案层上之前考量所确定的偏移来调整所述丝网印刷装置。

附图简述

为了让本发明的上述特征更明显易懂，可参考实施例(一些在附图中绘示)给出在上文进行概括的本发明的更具体的描述。须注意的是，虽然附图仅说明本发明的典型实施例，且因此并非用以限定本发明的精神与范围，因为本发明可允许其它等效实施例。