[发明专利]通过丝网印刷来印刷具有两个叠加层的导体的方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于对准丝网印刷单元的方法，其尤其适合于在光伏电池上印刷具有双层的收集导体(collection conductor)。本发明还涉及执行这种方法的印刷单元，用于生产光伏电池的单元，以及由这样的单元生产的光伏电池和模块。

背景技术

光伏电池借助于所谓的半导体材料“晶片”来制造，该半导体材料通常为硅。这种制造特别需要在该晶片表面上形成电导体。为此，现有技术的一种方法在于通过丝网印刷在晶片上沉积导电墨。作为变型，有其他技术用于产生这些电导体。

图1和图2示出这种方法。丝网印刷基于使用位于要被丝网印刷的晶片1上方一毫米量级距离处的丝网或掩模20。刮刀22在箭头F的方向上移动，使丝网20变形到晶片1的表面4上并施加压力，这使一些墨21通过丝网的开孔23沉积在晶片1的表面4上预定的点处，从而在其表面上形成窄导体2。这些导体2的的宽度通常大于开孔23的20微米量级的宽度，如图2中特别示出的。

得到的导体2的电特性在光伏电池的最终性能中起重要作用，且对于转换效率尤其至关紧要。上面描述的丝网印刷方法的一个特性是，随着时间的推移，丝网由于其重复变形而磨损。这是因为在光伏电池的制造过程中，这样的丝网承受高的压力，其中该制造过程需要每小时1200次印刷这一量级的高速度。这些压力尤其导致丝网的逐渐变形，因此导致印刷的图案变形。

为了克服这些缺点，已知使用基于一个或多个相机的检查装置，其观察半导体晶片并检测它们的完整性，然后观察晶片的位置以改进晶片和丝网印刷的丝网之间的对准。这样的检查装置使得能够达到足够的精度，符合所希望的50到100微米量级的精度。

为了提高光伏电池的性能，已知的第二种方法在于通过两次叠加印刷产生导体，如图3所示。第二次印刷能够借助于位于通过第一次印刷得到的第一导电层2上的单独的第二丝网25，通过丝网印刷而印刷第二导电层3。第二层3的宽度类似于置于第一层2上的丝网25的开口26。此特点有助于两个导电层2、3的重叠。目的是获得更厚的最终导体，使得能够以接近两倍的因子降低收集导体的电阻，这将相当大地提高光伏电池的转换效率。然而，为了能够在重叠第二层3之前干燥第一导电层2，这种方法必须基于两个不同的丝网20、25，用两个不同的丝网印刷头执行两次连续的印刷来实现。

仅仅在两个导电层2、3获得足够重叠的条件下，才可通过该利用双次印刷的第二种方法获得对光伏电池的改进。这是因为，如果第二层在第一层上重叠不好，则会导致导体变宽而增加电池不可用的表面面积(其材料对光子不敏感的表面)，并因此降低光伏电池的性能。现在，在这种双次印刷方案中，两个丝网随时间推移而不同地变形，由于两个丝网的组合，丝网20、25随时间推移而对准偏移的现象更为重要。因而，现今这种方案需要频繁地每1000次印刷改变丝网，而对于标准的单次印刷方案，丝网可以保持5到10,000次印刷。因此该利用双次印刷的第二种方法存在需要消耗更多丝网的缺点，这显著地增加了其成本。而且，由于更换丝网导致的时间损失降低了该光伏电池制造方法的产量。

最终，由于上面提到的缺点，通过该利用双次印刷的第二种方法来改进光伏电池仅仅停留在理论上，几乎不可用。

发明内容

因而本发明的一般目的是提供通过在晶片上丝网印刷产生电导体的解决方案，该解决方案减少了现有技术的解决方案的缺点。

更明确地，本发明试图实现下列部分或全部目的：

本发明的第一目的是提供一种在光伏电池上通过丝网印刷产生电导体的解决方案，使得到的光伏电池的性能能够被优化。

本发明的第二目的是提供一种利用具有高生产率的高性能、经济的方法在光伏电池上通过丝网印刷产生电导体的解决方案。

为此，本发明基于一种通过丝网印刷在晶片上印刷的方法，其特征在于包括以下步骤：

-在晶片的表面上产生至少两个第一测试图案；

-在通过丝网印刷在晶片的表面上印刷期间，印刷至少四个区别于所述至少两个第一测试图案的第二测试图案；

-测量在晶片的表面上获得的第一测试图案与第二测试图案之间的实际距离；

-将该实际距离与理论距离相比较，以推导所述印刷的丝网印刷丝网的偏移。

所述印刷方法可包括改变所述印刷的丝网印刷丝网的位置以减少或消除其偏移的步骤。

第一测试图案可在印刷期间通过丝网印刷以及通过印刷至少四个第一测试图案而产生。