[实用新型]用于打印多层图案的方法及设备

说明书

技术领域

本发明的实施例大致涉及用于在衬底上打印多层图案的方法及设备，其可被用于形成光伏电池或绿带(green-type)型电路器件。具体而言，根据本发明的方法可被用在用于通过在衬底上进行多层打印(通过丝网印刷、喷墨打印、激光打印或其他类型打印)来制造多层图案的系统中。

背景技术

太阳能电池是将太阳光直接转化为电能的光伏(PV)器件。PV市场在近十年来在整个世界范围内已经实现了超过30％的年增长率。一些文章认为未来世界范围的太阳能电池产生的电能将超过10GWp。预测全部太阳能模块中超过95％是基于硅晶片。高的市场增长率以及对大大降低太阳能供电的成本的需求，使得以廉价方式形成高品质太阳能电池面临数个严峻的挑战。因此，制造可商品化的太阳能电池的一个重要考量在于，通过改进器件产能并提高衬底吞吐量来降低形成太阳能电池所需的制造成本。

太阳能电池通常具有一个或更多p-n结。每一个p-n结均包括半导体材料内的两个不同区域，其中一侧是被称为p型区域，而另一侧被称为n型区域。当太阳能电池的p-n结被暴露至太阳光(由来自光子的能量构成)时，太阳光通过PV效应被直接转化为电能。

太阳能电池产生特定量的电能，并且被形成为模块，被成形为提供希望的系统电量。太阳能模块被结合在具有特定框及连接器的面板内。太阳能电池通常被形成在硅衬底上，其可以是单晶或多晶硅衬底。常规太阳能电池包括硅晶片，衬底，或通常厚度小于约0.3mm的片，使得n型硅的薄层形成在位于所述衬底上的p型区域的顶部上。

通常，标准硅太阳能电池在晶片上制成，其包括p型基区、n型发射区，以及布置在两者之间的p-n结。通过对半导体掺杂特定类型的元素(例如，磷(P)，砷(As)或锑(Sb))来形成n型区或n型半导体，以增加负电荷载流子(即，电子)的数量。类似地，通过向硅晶格增加三价原子来形成p型区或p型半导体，由此硅晶格正常所有的四个共价键中的一个会缺少电子。因此，杂质原子可从相邻原子的共价键获取电子，以完成第四键。杂质原子接收电子，由此导致相邻原子丧失一个键的一半，并形成“空穴”。

当光落在太阳能电池上时，来自入射光子的能量在p-n结区域两侧产生电子-空穴对。电子在p-n结上散布至低能量水平，而孔则在相反方向上散布，在发射极上产生负电荷，并且在基级上产生对应的正电荷。当在发射极与基极之间形成电子电路时并且p-n结被暴露至特定波长的光时，电流会流动。由被照射的半导体产生的电流流动通过在太阳能电池的前侧(即，光接收侧)以及后侧布置的端子。顶部端子结构被大致构造为宽间隔薄金属线，或手指，其向较大母线供应电流。后侧端子通常并不局限于形成为多个薄金属线，其将不阻止入射光照射在太阳能电池上。太阳能电池通常由诸如Si3N4的薄介电材料层覆盖，以用作防反射涂层16，或ARC，以减少光从太阳能电池的顶表面的反射。

丝网印刷被长期用于在诸如布料或陶瓷的物体上打印设计，并被用在用于打印电子部件设计的电子产业，例如衬底表面上的电端子或互连。现有的太阳能电池制造处理也使用丝网印刷处理。在一些应用中，希望将诸如手指的端子线丝网印刷在太阳能电池衬底上。手指与衬底接触，并且能够与一个或更多掺杂区域(例如，n型发射级区域)形成Ohmic连接。Ohmic端子是半导体器件上的区域，其被准备使得器件的电流-电压(I-V)曲线为线性并且对称，即，在半导体器件的掺杂硅区域与金属端子之间不存在高阻抗界面。低阻抗、稳定接触对于太阳能电池的性能以及在太阳能电池制造处理中形成的电路的可靠性而言极为重要。为了改进与太阳能电池器件的接触，通过将手指布置在形成在衬底表面中的重度掺杂区域上，由此能够形成Ohmic端子。因为形成的重度掺杂区域，由于其电特性，趋于阻挡或减少可通过其的光量，故希望减小其尺寸，同时使得这些区域足够大以确保手指能够可靠地对准并形成在其上。由此在自动传输装置上衬底的定位误差所造成的沉积手指相对于下层重度掺杂区域的错位，会导致衬底边缘存在缺陷。重度掺杂区域在衬底上未被发现的错位以及/或衬底在自动传输装置上的偏离会导致差的器件性能以及低的器件效能。

例如通过利用图案化扩散屏障来执行磷扩散操作，重度掺杂区域可利用各种图案化技术而被形成在衬底表面上，以形成重度及轻度掺杂区域。后侧端子完成太阳能电池所需的电子电路，以利用衬底的p型基极区通过形成Ohmic端子而产生电流。

还公知用于制造多层图案的方法，例如在合适的支持或衬底(例如，具有硅的基片或氧化铝基底)上通过数个连续打印操作的所谓两次打印，例如丝网印刷、激光、喷墨或其他类似处理。