CN102159994B - 用于在太阳能电池基板上进行喷墨印刷的触点掩模的生成 - Google Patents

Abstract

通过创建要在太阳能电池基板(223)上印刷的触点的印刷位图(213)可以生成用于在太阳能电池基板(223)上进行喷墨印刷的触点掩模。通过将印刷位图(213)的坐标映射至位于喷墨打印机(220)中的太阳能电池基板(223)的坐标，触点可以被定位(214)在太阳能电池基板(223)上。可以相对于太阳能电池基板上的定位(203)，例如相对于质心，来定义触点在太阳能电池基板(223)上的定位。可以通过使用印刷位图(213)和触点的定位信息(214)由喷墨打印机(220)来印刷触点掩模。

Description

用于在太阳能电池基板上进行喷墨印刷的触点掩模的生成

技术领域

本发明总体上涉及太阳能电池制造，更具体地涉及(但不仅限于)用于太阳能电池的触点掩模的生成。

背景技术

喷墨打印机包括具有多个喷嘴的打印头，每个喷嘴均构造为在一个表面上分配(dispense)墨点。通过适当地移动喷墨打印机的打印头经过该表面，可以印刷出由分配的墨点形成的图案。喷墨印刷相比传统的平版印刷技术成本更低，因此适用于成本敏感的应用，如太阳能电池制造。

喷墨印刷已被用于在太阳能电池上形成触点掩模。触点掩模定义了太阳能电池基板上要形成触孔的区域。触点掩模在触孔的蚀刻期间保护太阳能电池的其它区域。蚀刻完成后，用导电材料填充触孔(称为“金属触点”)以允许外部电路电耦接至太阳能电池的扩散区域。本发明的实施例涉及用于生成适用于在太阳能电池上进行喷墨印刷的触点掩模的改进技术。

发明内容

通过创建要在太阳能电池基板上印刷的触点的印刷位图可以生成用于在太阳能电池基板上进行喷墨印刷的触点掩模。通过将印刷位图的坐标映射至位于喷墨打印机中的太阳能电池基板的坐标，触点可以被定位在太阳能电池基板上。可以相对于太阳能电池基板上的定位，例如相对于质心，来定义触点在太阳能电池基板上的定位。可以通过使用印刷位图和触点的定位信息由喷墨打印机来印刷触点掩模。

通过阅读包括附图和权利要求在内的全部公开，本领域的普通技术人员很容易理解本发明的这些和其它特征。

附图说明

图1A示例性示出了触点掩模上的触点的图形。

图1B示例性示出了从图1A的图形所得的触孔的照片。

图2A示例性示出了根据本发明一个实施例的喷墨印刷系统。

图2B示例性示出了根据本发明一个实施例的太阳能电池基板上的触点掩模。

图3示例性示出了根据本发明一个实施例的图2A的喷墨印刷系统中的计算机。

图4示出了根据本发明一个实施例的生成用于在太阳能电池上进行喷墨印刷的触点掩模的方法的流程图。

图5示出了根据本发明一个实施例的定义触点的位图的一部分。

图6示出了根据本发明一个实施例的由图5中的位图部分定义的触点。

图7示出了根据本发明一个实施例的按照笛卡尔坐标系分成象限的太阳能电池基板。

图8示出了图7中的太阳能电池基板的一部分的放大示图。

图9示例性例示了从定义在印刷位图中的太阳能电池基板的坐标到目标太阳能电池基板的坐标的映射。

图10示例性示出了图5中的位图部分的印刷单元，以例示印刷的触点掩模的光栅化(rasterization)效果。

在不同附图中使用相同附图标记表示相同或相似的组件。未按比例绘制附图。

具体实施方式

在本公开中，提供了诸如装置、结构、和方法等各种具体细节，以提供对本发明的实施例的透彻理解。本领域的普通技术人员能够意识到，在不具有上述具体细节中的一个或多个的情况下也可以实现本发明。在其它情况下，不对已知的细节进行表示或描述，从而避免使本发明的主要方面模糊。

形成触点掩模的传统手段是创建触点掩模的图形并将该图形提供至喷墨打印机。喷墨打印机把该图形转换成印刷位图，打印机使用该印刷位图来将触点掩模印刷在太阳能电池上。发明人已经发现，尽管这种方法可行，但会在特定情况下这种方法会导致印刷不精确。更具体来说，当需要印刷的特征尺寸非常接近喷墨打印机的印刷分辨率时，将图形转换成位图并不可靠地精确。在图1A和图1B中示例性例示了这种问题。

图1A示例性示出了触点151至154的图形150。触点151至154中的每一个均用作触孔。可以使用绘图程序(例如Autocad^TM软件)来创建图形150。绘图程序将图形150输出为TIFF(标记图像文件格式)文件。TIFF文件不指明如何使用依据墨点进行印刷的喷墨打印机来印刷触点151至154。TIFF文件被提供至喷墨打印机，喷墨打印机将TIFF文件转换成位图，所述位图示出如何以逐点(即依据打印头喷嘴分配的墨点)的方式绘制触点151至154。由于从图形150到位图的转换的不精确性，所以实际印刷在基板上的触点并没有精确地描述图形150上的触点。图1B示出了从图形150得到的触孔161至164的照片。触孔161至164形成在太阳能电池基板160上。在图1B中，触孔161至164分别对应于触点151至154。注意，尽管触点151至153具有相同的大小，然而所得的触孔161至163存在变化，其中触孔161小于触点151，而触孔163大于触点153。总体来说，触点图形与所得的触孔之间的不精确会导致过大的或者封闭的触孔。

现在参照图2A，其中示例性示出了根据本发明一个实施例的喷墨印刷系统200。系统200可以包括计算机100和喷墨打印机220。计算机100可以构造为生成触点掩模数据212，喷墨打印机220使用该触点掩模数据212在太阳能电池基板223上印刷触点掩模250。

触点掩模数据212可以包括印刷位图213和触点定位信息214。在一个实施例中，印刷位图213包括依据要通过喷墨打印机220打印的墨点的触点在触点掩模上的表示。在一个实施例中，触点定位信息214标识每个触点在印刷位图213上的定位。触点定位信息214可以相对于基板223上的定位(诸如相对于基板223的质心)来标识触点的定位。

喷墨打印机220可以包括打印头221、载物台(stage)222、控制器224、和存储介质226。触点掩模数据212可以通过各种方式(诸如通过计算机网络、可移动数据存储介质(例如CD-ROM、闪存、DVD、USB驱动器或存储器)、或者I/O总线(例如USB、火线接口)的数据传输)从计算机210传输至喷墨打印机220。触点掩模数据212可以存储在能够被控制器224访问的存储介质226(例如数据存储装置或主存储器/RAM)中。控制器224基于印刷位图213对触点掩模数据212进行处理以识别要印刷的触点，并且基于触点定位信息214来识别触点将被印刷在基板223上的位置。控制器224控制来自打印头喷嘴225的墨水分配以及载物台222和打印头221的移动，从而在基板223上印刷触点掩模250。在一个实施例中，喷墨打印机220包括DoD300^TM喷墨打印机，其可从德国弗罗伊登施塔特的Gebr.Schmid GmbH购得。在不偏离本发明的优点的前提下也可以使用其它的喷墨打印机。

图2B示例性示出了根据本发明一个实施例的太阳能电池基板223上的触点掩模250的放大示图。触点掩模250包括触点252，其定义了太阳能电池基板223上要形成触孔的区域。随后蚀刻掉太阳能电池基板223上由触点252暴露的部分，以形成到达太阳能电池基板223的扩散区域的触孔。图2B所示的太阳能电池基板223由载物台222支撑。

图3示例性示出了根据本发明一个实施例的图2A的计算机100。计算机100可以包括处理器101(例如来自Intel公司或先进微电子器件(AMD)的处理器)。计算机100可以具有耦接其各种组件的一个或多个总线103。计算机100可以包括一个或多个输入/输出装置102(例如键盘、鼠标、通过I/O总线连接的外部装置)、一个或多个数据存储装置106(例如硬盘驱动器、光盘、USB存储器)、显示监视器104(例如LCD，平板监视器，CRT)、计算机网络接口105(例如网络适配器、调制解调器)、以及主存储器108(例如RAM)。计算机网络接口105可以耦接至可包括喷墨打印机220的计算机网络109。计算机100可以具有符合特定应用需要的或多或少的组件。

在图3的示例中，主存储器108包括触点掩模数据发生器120和触点掩模库122。触点掩模数据发生器120和触点掩模库可以从数据存储装置106加载至主存储器108以便通过处理器101执行。触点掩模数据发生器120可以包括用于生成触点掩模数据212的计算机可读程序代码。在一个实施例中，触点掩模数据发生器120构造为从触点掩模库122存取预定义的触点。触点掩模数据发生器120可以提供用户界面，以允许设计触点掩模的工程师从触点掩模库122中选择触点、在触点掩模中添加所选择的触点、以及在触点掩模中定义触点的定位。触点掩模数据发生器120可以将上述工程师的输入格式化为喷墨打印机220可读的形式作为触点掩模数据212。

图4示出了根据本发明一个实施例的生成用于在太阳能电池基板上进行喷墨印刷的触点掩模的方法400的流程图。仅仅出于示例的目的，使用图2A和图3中所示的组件来解释图4。在不偏离本发明的优点的前提下也可以使用其它的组件。

在步骤401，定义印刷位图213中的每个触点。可以由例如工程师的人员使用触点掩模数据发生器120来执行步骤401。触点定义了将在太阳能电池基板上形成触孔(以及填充该触孔的金属触点)的位置。所定义的触点可以存储在触点掩模库122中。图5和图6示例性例示了步骤401。

图5示出了根据本发明一个实施例的定义了触点的位图部分500。如同其名称所指，位图部分500是印刷位图213的一部分。在图5的示例中，位图部分500示出了印刷位图213的印刷单元501(即501-1，501-2，...，501-16)，其中每个印刷单元501标识了可以由喷墨打印机220印刷一个墨点的位置。可以理解，印刷位图213将具有比图5所示的印刷单元更多的印刷单元501。印刷单元501的大小及其间距取决于所使用的特定喷墨打印机。此外，墨点的形状也并不必然是圆形或环形，这是因为墨点的形状取决于喷嘴225的构造。

喷墨打印机220可以印刷墨点以使其中心与印刷单元501的中心基本一致。在图5的示例中，印刷单元501上的“X”指示将要印刷一个墨点的定位，而印刷单元501上的“-”指示不印刷墨点的定位。在图5的示例中，将在单元501-1、501-2、501-3、501-4、501-5、501-8、501-9、501-12、501-13、501-14、501-15、和501-16上印刷墨点。在印刷单元501-6、501-7、501-10、和501-11上不印刷墨点。

印刷位图213可以具有要在太阳能电池基板上印刷的所有触点的位图定义。如图5所示，可以依据可由喷墨打印机印刷的墨点来定义每个触点。通过定义印刷位图213中的触点，喷墨打印机220不必执行从触点图形到位图的转换，从而得到更精确地喷墨印刷的触点。

图6示出了根据本发明一个实施例的由位图部分500定义的触点600。墨点601(601-1、601-2等)对应于已经用“X”标记的印刷单元501。也即，墨点601-1对应于印刷单元501-1，墨点601-2对应于印刷单元501-2，等等。触点600的中央没有墨点，并且暴露出太阳能电池基板上将要通过蚀刻来形成触孔的区域。

接下来进行图4的步骤402，印刷位图中的每个触点的定位都是相对于太阳能电池基板上的定位来定义的。在一个实施例中，印刷位图213中的每个触点的中心都相对于太阳能电池基板的质心来定义。在图7和图8中对其做出了示例性例示。

在图7中，根据本发明一个实施例，按照笛卡尔坐标系将太阳能电池基板700分成四个象限I、II、III、和IV。太阳能电池基板700的质心位于坐标(0，0)，Y轴标记为720-1，X轴标记为720-2。图8示出了太阳能电池基板700的部分710的放大示图。在图8的示例中，触点的中心被定义为相对于质心(其坐标为(0，0))的坐标(-0.25，0.6)。印刷位图213中的触点的定位可以存储为触点定位信息214。

接下来进行图4的步骤403，印刷位图213和触点定位信息214被提供至喷墨打印机220。在此示例中，触点定位信息214标识了将被印刷的每个触点相对于太阳能电池基板223的质心的定位。

在步骤404中，喷墨打印机220确定将要在其上进行印刷的目标太阳能电池基板上的触点的定位。在此示例中，目标基板是位于载物台222上的太阳能电池基板223(见图2A)。理想情况下，太阳能电池基板223精确布置在载物台222上。然而这不是实际条件下的情况。更具体来说，太阳能电池基板223可能相对于载物台222上的对准位置具有倾斜。

在一个实施例中，由喷墨打印机220通过将印刷位图213的坐标映射到布置在载物台222上的太阳能电池基板223的坐标，来执行步骤404。在图9中对其进行了示例性例示，其中例如由于位置误差，印刷位图213的坐标(轴720-1和720-2)与太阳能电池基板223的坐标(轴740-1和740-2)不一致。喷墨打印机220可以构造为确定太阳能电池基板223在载物台222上的对准、标识太阳能电池基板223的质心、并且随后将印刷位图213的质心重叠至太阳能电池基板223的质心。喷墨打印机220随后可以将定义在印刷位图213中的触点的定位转换成太阳能电池基板223的坐标。在图9的示例中，可以对印刷位图213中的触点的定位进行旋转，以与太阳能电池基板223上的对应定位相匹配。

接下来进行图4的步骤405，喷墨打印机220将定义在印刷位图213中的触点印刷在太阳能电池基板223上的对应定位处。喷墨打印机220可以使用抗蚀剂作为单个墨点来印刷的触点，得到暴露了太阳能电池基板223上没有印刷墨点的部分的触点掩模250。随后可以蚀刻掉太阳能电池基板223上暴露的部分，以形成触孔。可以用导电材料填充触孔，以形成到达太阳能电池基板223的扩散区域的金属触点，从而允许外部电路耦接至太阳能电池并且由该太阳能电池供电。

因为印刷位图213已经逐点进行了触点的位图定义，所以喷墨打印机220不需要执行从图形到位图的转换。这有利地确保了将触点掩模正确地喷墨印刷在太阳能电池基板上。此外，通过相对于太阳能电池基板上的定位来定义每个触点的定位，即使在基板没有完全对准载物台222时，喷墨打印机220也能够标识出基板上要印刷触点的定位。

喷墨打印机220通过光栅扫描印刷触点掩模。因为喷墨打印机不必生成位图，于是光栅化处理可能影响触点定位，但不影响触点尺寸。

图10示例性示出了针对图6所示触点600的图5所示的位图部分500的印刷单元501-6、501-7、501-10、和501-11。在图10的示例中，印刷单元501中的“+”指示印刷单元的中心。理想地，触点的中心处在定位520上。不过，光栅化误差会将触点的中心移动至其它位置，例如印刷单元501之一的中心处。由下式给出所导致的最差情况触点定位失准：

$\mathrm{Raster}<\frac{\sqrt{{\mathrm{DPI}\_X}^2+{\mathrm{DPI}\_Y}^2}}{2}---(\mathrm{EQ}.1)$

其中DPI_X²是喷墨打印机220在x轴上的每英寸点(DPI)分辨率，DPI_Y²是喷墨打印机220在y轴上的每英寸点分辨率。假设35μm 印刷位图213具有720DPI的分辨率，则触点定位上的最大变化为+/-25μm，这优于使用传统触点掩模生成技术时所能够得到的+/-35μm的最大变化。

本文公开了生成用于在太阳能电池上进行喷墨印刷的触点掩模的改进技术。尽管提供了本发明的特定实施例，但应当理解，这些实施例是用于例示的目的而非限制。通过阅读此公开，各种其它实施方式对于本领域的普通技术人员将是显而易见的。

Claims (12)

1.一种生成用于在太阳能电池基板上进行喷墨印刷的触点掩模的方法，该方法包括：

在印刷位图上定义多个触点，所述多个触点中的每个触点都依据能够通过喷墨打印机进行印刷的单个墨点来定义；

生成触点定位信息，所述触点定位信息相对于太阳能电池基板上的定位定义了所述多个触点中的每个触点的定位；

将所述印刷位图和所述触点定位信息提供至喷墨打印机；以及

根据所述印刷位图和所述触点定位信息，通过在目标太阳能电池基板上喷墨印刷多个触点，以在所述目标太阳能电池基板上形成触点掩模。

2.权利要求1的方法，其中所述太阳能电池基板上的定位是太阳能电池基板的质心。

3.权利要求1的方法，还包括：

将定义在所述印刷位图中的多个触点中的每个触点定位在所述目标太阳能电池基板上的对应定位处。

4.权利要求3的方法，其中将定义在所述印刷位图中的多个触点中的每个触点定位在所述目标太阳能电池基板上的对应定位处包括在所述目标太阳能电池基板被布置在喷墨打印机中时，将所述印刷位图的坐标映射至所述目标太阳能电池基板的坐标。

5.权利要求3的方法，其中将定义在所述印刷位图中的多个触点中的每个触点定位在所述目标太阳能电池基板上的对应定位处包括对所述多个触点中的每个触点的定位进行旋转。

6.权利要求1的方法，其中所述触点定位信息相对于太阳能电池基板的定位标识了所述多个触点中的每个触点的中心。

7.权利要求1的方法，其中所述触点掩模包括抗蚀剂。

8.一种喷墨印刷系统，包括：

计算机，其构造为生成印刷位图，所述印刷位图定义了触点掩模的触点；

喷墨打印机，其构造为接收所述印刷位图，所述印刷位图依据能够由喷墨打印机的喷嘴印刷的单个墨点来定义触点，所述喷墨打印机构造为根据所述印刷位图来在目标太阳能电池基板上分配墨点，以将所述触点掩模印刷在所述目标太阳能电池基板上；

其中，所述喷墨打印机进一步构造为接收定义在印刷位图中的触点的触点定位信息；以及

其中，所述触点定位信息相对于所述目标太阳能电池基板上的定位来定位触点。

9.权利要求8的系统，其中所述定位包括所述目标太阳能电池基板的质心。

10.权利要求8的系统，其中所述喷墨打印机将所述印刷位图的坐标映射至所述太阳能电池基板的坐标，从而将触点定位在所述目标太阳能电池基板上。

11.权利要求8的系统，其中所述喷墨打印机通过计算机网络从所述计算机接收所述印刷位图。

12.权利要求8的系统，其中所述喷墨打印机通过可移动数据存储介质的方式从所述计算机接收所述印刷位图。

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