CN101203384B - 丝网印刷机以及太阳能电池 - Google Patents
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Abstract
一种丝网印刷机，具有：印刷载置台(1)、印刷掩模(4)以及刮板(33)；印刷载置台(1)在载置台面(3)上具有多个吸附孔(2)，通过真空吸附来支撑固定被载置在该载置台面(3)上的被印刷物(20)；印刷掩模(4)用于在支撑固定在该印刷载置台(1)上的被印刷物(20)上形成既定的电极图案；刮板(33)向配置在该印刷掩模(4)上的金属糊剂施加既定的压力，向被印刷物(20)进行印刷；设置夹在被印刷物(20)和印刷载置台(1)之间的多孔质体(6)，可抑制因小碎片或印刷糊剂等异物而导致被印刷物破损，提高制造合格品率。
Description
技术领域
本发明涉及用于形成太阳能电池的电极的丝网印刷机以及利用该丝网印刷机制造的太阳能电池。
背景技术
丝网印刷法用于形成太阳能电池的电极、和形成液晶显示装置、等离子显示器、有机EL(电致发光)显示器等的显示装置的电极。在丝网印刷法中，使用形成规定图案的印刷掩模，将该印刷掩模具有既定距离地相对于设置在印刷载置台上的印刷对象设置，向印刷掩模上供给包括电极材料的糊剂。之后，用刮板使糊剂在印刷掩模上展开，在展开后的糊剂中，只向印刷对象上供给孔眼部分的糊剂。然后，以根据电极材料的既定温度烧制向印刷对象上供给的糊剂，形成电极。
用于这样的丝网印刷的印刷载置台具有形成多个吸附孔并载置印刷对象的载置台面以及真空导管，该真空导管与这些吸附孔连通并形成在载置台面下的印刷载置台本体内部，利用与真空导管连接的真空配管将印刷对象真空吸附在具有多个吸附孔的载置台面上，从而对印刷对象进行定位固定。
当利用这样的丝网印刷、在基板上形成太阳能电池的电极时，目前存在如下问题：将印刷对象直接载置在形成有吸附孔的载置台面上，因此，在印刷中，一旦太阳能电池破损，则太阳能电池的小碎片或印刷糊剂被从印刷载置台的吸附孔吸入、进入吸附孔和其下方的真空导管内，在自然干燥等之后，当为了将现有的基板排出、将后续的基板输入印刷载置台而向吸附孔喷射空气、强制性地解除真空时，糊剂块或电池小片被从吸附孔排出，夹在载置台面和基板之间，使作为印刷物的太阳能电池的基板破损。
在专利文献1中发表了在作为印刷物的印制电路板的下方设置具有缓冲效果的海绵状物，使向印制电路板进行印刷的膏状钎焊量均匀的同时，防止损伤搭载在印制电路板上的零件。
专利文献1：日本特开平04-199895号公报
发明内容
但是，虽然在专利文献1中公开了在印刷物的下面设置海绵状物，但在使这样的海绵状物介于具有多个吸附孔的印刷载置台和作为印刷物的太阳能电池之间的情况下，由于吸附孔被堵塞而不能进行吸附动作，因此，不能适用于具有使用上述真空吸附的印刷载置台的丝网印刷机上。
本发明鉴于上述问题而形成，目的是得到可抑制小碎片或印刷糊剂等异物对被印刷物的损坏、可提高制造合格品率的丝网印刷机以及太阳能电池。
为了解决上述课题、实现目的，本发明提供一种丝网印刷机，具有印刷载置台、印刷掩模以及刮板；印刷载置台在载置台面上具有多个吸附孔，通过真空吸附来支撑固定被载置在该载置台面上的被印刷物；印刷掩模用于在支撑固定在该印刷载置台上的被印刷物上形成规定的电极图案；刮板向配置在该印刷掩模上的金属糊剂施加规定的压力，向被印刷物进行印刷；所述丝网印刷机配备有：设置夹在上述被印刷物和印刷载置台之间的多孔质体、和将该多孔质体固定在所述印刷载置台上的固定装置，所述印刷载置台构成得比作为所述被印刷物的基板大，所述多孔质体构成得比所述基板大且比所述印刷载置台小，所述固定装置将所述多孔质体固定在所述固定装置和所述印刷载置台之间。
根据本发明，由于使多孔质体介于被印刷物和印刷载置台之间，因此可一面进行吸附一面堵塞吸附孔，通过这样，可防止异物进入载置台内部，并且，可确实抑制在解除真空时进入印刷载置台内部的异物被吹起、夹在印刷载置台和被印刷物之间、在被继续印刷时使被印刷物破损，因此，制造中的合格品率提高。并且，起到无需改变目前的制造工序即可经济地制造高质量产品的效果。
附图说明
图1是具有使用本发明的丝网印刷机形成的电极的太阳能电池的俯视图。
图2是图1的太阳能电池的底视图。
图3是图2的A-A剖视图。
图4-1是表示太阳能电池制造方法的顺序的一个例子的剖视图(其一)。
图4-2是表示太阳能电池制造方法的顺序的一个例子的剖视图(其二)。
图4-3是表示太阳能电池制造方法的顺序的一个例子的剖视图(其三)。
图4-4是表示太阳能电池制造方法的顺序的一个例子的剖视图(其四)。
图4-5是表示太阳能电池制造方法的顺序的一个例子的剖视图(其五)。
图4-6是表示太阳能电池制造方法的顺序的一个例子的剖视图(其六)。
图4-7是表示太阳能电池制造方法的顺序的一个例子的剖视图(其七)。
图5-1是表示用于形成背面铝电极的印刷掩模图案的一个例子的俯视图。
图5-2是表示用于形成背面银电极的印刷掩模图案的一个例子的俯视图。
图5-3是表示用于形成正面银电极的印刷掩模图案的一个例子的俯视图。
图6是表示本发明的丝网印刷机的实施方式的剖视图。
图7是表示现有技术的剖视图。
图8是表示本发明的丝网印刷机的其他实施方式的剖视图。
具体实施方式
以下根据附图对本发明的丝网印刷机以及太阳能电池的实施方式进行具体说明。另外，本发明不受该实施方式的限制。
在说明本发明的丝网印刷机的构成之前，对太阳能电池的构成及其制造过程进行说明。
利用图1至图3对硅太阳能电池的构成进行说明。图1是太阳能电池的俯视图，图2是太阳能电池的底视图，图3是图2的A-A剖视图。如图1至图3所示，太阳能电池20具有：作为半导体基板的p型硅基板22；该p型硅基板22的表面的导电型进行翻转后的n型扩散层23；含有高浓度不纯物的p+层29；由这些p型硅基板22、n型扩散层23以及p+层29形成的具有光电转换功能的半导体基板21；设置在该半导体基板21的受光面上、防止入射光反射的反射防止膜24；为了将在基板21产生的电进行局部集中而设置在受光面上的正面银栅极电极25；为了取出在正面银栅极电极25集中的电而与正面银栅极电极25大致正交设置的正面银汇流电极26；以取出在半导体基板21产生的电和反射入射光为目的、设置在大致整个半导体基板21背面的背面铝电极27；以及将在该背面铝电极27产生的电进行集中的背面银电极28。
在这样构成的太阳能电池20上，当阳光从太阳能电池20的受光面侧向半导体基板21的pn接合面(p型硅基板和n型扩散层的接合面)照射时，生成空穴和电子。通过pn接合部的电场，生成的电子向着n型扩散层23移动，空穴向着p+层29移动。这样，当在n型扩散层23上电子过剩、在p+层29上空穴过剩，结果产生光电动势。该光电动势产生于在顺方向偏压pn接合的方向，与n型扩散层23连接的正面银汇流电极26成为负极，与p+层29连接的背面银电极28成为正极，电流向无图示的外部电路流动。
以下，根据图4-1至图5-3对太阳能电池20的制造方法的一个例子进行说明。首先，如图4-1所示，准备进行了表面处理(表面清洗、使表面形成凹凸等)的p型硅基板22。然后，如图4-2所示，通过使磷热扩散，在p型硅基板22的表面形成使导电型翻转的n型扩散层23a。通常使用三氯氧化磷(POCl3)作为磷的扩散源。
然后，利用保护膜保护p型硅基板22的一个主面后，如图4-3所示，利用激光等对p型硅基板22的表面进行蚀刻，只在一个主面上留下n型扩散层23，利用有机溶剂等清除保护膜。之后，如图4-4所示，通过等离子CVD法等的成膜法，在n型扩散层23的表面以均匀厚度形成由氧化硅薄膜或氮化硅薄膜、氧化钛薄膜等形成的反射防止膜24。
接着，如图4-5所示，利用丝网印刷法在p型硅基板22的背面形成背面铝电极图案27a。此时，利用图5-1所示的印刷掩模4将铝糊剂附着在p型硅基板22的背面上。印刷掩模4具有与未被树脂堵塞的电极图案的形成位置对应的开口部4a以及除此之外被树脂堵塞的掩模部4b，对应开口部4a的图案形状形成电极。接着，在干燥背面铝电极图案27a后，如图4-6所示，利用丝网印刷法在背面再形成背面银电极图案28a。此时，利用图5-2所示的印刷掩模4，将银糊剂作为对应于开口部4a的图案附着在已附着了背面铝电极图案27a的p型硅基板22上。
在对背面银电极图案28a进行干燥后，翻转正反面，如图4-7所示，利用丝网印刷法使银糊剂附着在反射防止膜24上，进行干燥。此时，使用图5-3所示的印刷掩模4，使银糊剂附着在反射防止膜24上。这样，在反射防止膜24上选择性地形成正面银栅极电极图案25a和正面银汇流电极图案26a。
然后，将包括正面银栅极电极图案25a、正面银汇流电极图案26a、背面铝电极图案27a以及背面银电极图案28a的正反面电极图案同时以700℃～900℃左右烧制几分钟左右。通过该烧制，在利用构成正面银栅极电极图案25a和正面银汇流电极图案26a的正面银糊剂中含有的玻璃材料熔化反射防止膜24期间，在p型硅基板22的正面侧，银糊剂中的银材料与p型硅基板22上部的n型扩散层23中的硅接触，进行再次凝固。这样，确保正面银电极(正面银栅极电极25、正面银汇流电极26)与硅的n型扩散层23之间的导通。并且，通过该烧制工序，形成背面铝电极27的同时，背面铝电极图案27a也与p型硅基板22中的硅反应，在p型硅基板22和背面铝电极27之间形成p+层29。通过上述过程形成正面银栅极电极25、正面银汇流电极26、背面铝电极27以及背面银电极28，制造具有图1至图3所示结构的太阳能电池20。
以下利用图6对本发明的丝网印刷机的构成进行说明。图6是形成图4-6所示的背面银电极图案28a时的丝网印刷机的状态。该丝网印刷机具有印刷载置台1、印刷掩模4、多孔质薄膜6、按压板7、固定部件8、印刷掩模框31以及刮板33。
印刷载置台1具有载置台面3和真空导管5，载置台面3形成多个用于载置固定作为被印刷物的太阳能电池20的吸附孔2；真空导管5与这些多个吸附孔2连通、形成在载置台面3下的本体内部，真空导管5通过真空配管5a与无图示的真空泵连接。在印刷载置台1上，利用真空泵、通过吸附孔2、真空导管5等对载置在载置台面3上的太阳能电池20进行真空吸附，对太阳能电池20进行定位固定。
张设在印刷掩模框31之间的印刷掩模4以与太阳能电池20对好位置的状态、以既定的间隔设置在固定于印刷载置台1上的太阳能电池20上。将用于形成背面银电极28的银糊剂在该印刷掩模4的刮板33侧的面上扩展抹薄，通过刮板33向印刷掩模4施加既定的按压力，通过使其向图中的箭头方向滑动，银糊剂28穿过印刷掩模4的开口部4a被挤到太阳能电池20侧，印刷所需要的电极图案。
在此，在该丝网印刷机上，通过使纸或高分子膜等的多孔质薄膜(多孔质体)6介于印刷载置台1的载置台面3和作为被印刷物的太阳能电池20之间，对太阳能电池20进行真空吸附。作为将多孔质薄膜6固定在印刷载置台1上的固定装置，设置固定多孔质薄膜6的端部的按压板7和将该按压板7相对于印刷载置台1进行固定的固定用固定部件8。
这样，在该丝网印刷机上，由于在印刷载置台1上设置多孔质薄膜6，既可一面吸附作为被印刷物的太阳能电池20，又可防止将糊剂或电池碎片吸入吸附孔2。因此，即使在印刷时太阳能电池20的半导体基板21破碎或糊剂附着在印刷载置台1上，也不会进入到印刷载置台1的真空配管系统。因此，即使进行连续印刷时对基板21进行真空吸附、在印刷后强制性地吹入用于解除真空的空气，异物也不会从真空配管系统吹起，因此，在印刷载置台1上没有异物，在印刷时基板21不会破损。
作为多孔质薄膜6，记录了对各种材料进行研究的结果。可作为多孔质薄膜6使用的判断标准是基板21在印刷时不移位，确认了如果真空压为60kPa以上、在载置台部为30kPa以上则没有问题。作为多孔质薄膜6的材料，对一般市场上销售的宣纸、普通纸、无尘纸、日本纸、图画纸进行的试验结果是图画纸以外都可以使用。纸的厚度为0.01mm～1mm的厚度没有问题，可以进行印刷。并且，作为高分子膜的多孔质体，日东电工生产的高分子量聚乙烯多孔质薄膜SUN MAP的厚度为0.1mm～2mm没有问题可以印刷。将这样的多孔质体6用于丝网自动印刷机，其结果可使太阳能电池制造中的电池破碎率降低0.2％。
图7是不夹设多孔质薄膜6、将太阳能电池20的基板21直接载置在印刷载置台1上的现有的丝网印刷机的构成。这种情况下，糊剂块51和基板碎片53进入作为真空配管系统的真空导管5和吸附孔2，在真空吸附和强制解除真空时，糊剂块51和基板碎片53穿过吸附孔2而落到印刷载置台上；或在基板21破碎时，印刷载置台1的表面损伤，载置台金属粉(无图示)处于印刷载置台1的表面上，从而导致基板21上产生裂缝61，诱发基板的破损。
另外，在图6的构成中，使按压板7和基板21的上侧的表面高度相同，只要使两者的表面高度差在±0.2mm以内，就可减少即使推压刮板33、糊剂28也不到达基板21而不能进行印刷，或刮板33碰撞基板21而使掩模4破损或使基板21的端部缺损等不良现象。
并且，在对基板21高精度地定位、多次印刷式的印刷机中，具有将CCD照相机或受光传感器埋入印刷载置台1、传感检测基板21端部的像的印刷机，因此，此时也可将透明材料用作多孔质薄膜6，使传感器光透过、完成动作。
图8是设置固定带9，代替作为用于将图6的丝网印刷机上的多孔质薄膜6固定在印刷载置台1上的固定装置的按压板7和固定部件8，通过该固定带9支撑固定多孔质薄膜6的端部，根据该构成，可通过简略的构成简单地支撑固定多孔质薄膜6。
如上所述，本发明的丝网印刷机用于将电极图案印刷到太阳能电池等被印刷物上的丝网印刷机。
Claims (7)
1.一种丝网印刷机，具有：印刷载置台、印刷掩模以及刮板；印刷载置台在载置台面上具有多个吸附孔，通过真空吸附来支撑固定被载置在该载置台面上的被印刷物；印刷掩模用于在支撑固定于该印刷载置台上的被印刷物上形成规定的电极图案；刮板用于向配置在该印刷掩模上的金属糊剂施加既定的压力、向被印刷物进行印刷，
其特征在于，配备有：设置夹在所述被印刷物和所述印刷载置台之间的多孔质体、和将该多孔质体固定在所述印刷载置台上的固定装置，
所述印刷载置台构成得比作为所述被印刷物的基板大，所述多孔质体构成得比所述基板大且比所述印刷载置台小，所述固定装置将所述多孔质体固定在所述固定装置和所述印刷载置台之间。
2.如权利要求1所述的丝网印刷机，其特征在于，所述多孔质体是纸。
3.如权利要求2所述的丝网印刷机，其特征在于，所述纸是宣纸或普通纸或无尘纸或日本纸。
4.如权利要求2所述的丝网印刷机，其特征在于，所述纸的厚度大于等于0.01mm小于等于1mm。
5.如权利要求1所述的丝网印刷机，其特征在于，所述多孔质体是高分子聚合物。
6.如权利要求5所述的丝网印刷机，其特征在于，所述多孔质体是透明的。
7.如权利要求1所述的丝网印刷机，其特征在于，所述固定装置的高度和所述被印刷物表面的高度差在0.2mm以内。
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