CN104520109B - 用于将至少一种导电流体沉积到基底上的模型和包括这样的模型的装置以及沉积方法 - Google Patents

用于将至少一种导电流体沉积到基底上的模型和包括这样的模型的装置以及沉积方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104520109B
CN104520109B CN201380034809.XA CN201380034809A CN104520109B CN 104520109 B CN104520109 B CN 104520109B CN 201380034809 A CN201380034809 A CN 201380034809A CN 104520109 B CN104520109 B CN 104520109B
Authority
CN
China
Prior art keywords
light source
optical sheet
substrate
pattern
model
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201380034809.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN104520109A (zh
Inventor
P.贾弗雷努
B.隆巴德特
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TotalEnergies Marketing Services SA
Original Assignee
Total Marketing Services SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Total Marketing Services SA filed Critical Total Marketing Services SA
Publication of CN104520109A publication Critical patent/CN104520109A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104520109B publication Critical patent/CN104520109B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05CAPPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C21/00Accessories or implements for use in connection with applying liquids or other fluent materials to surfaces, not provided for in groups B05C1/00 - B05C19/00
    • B05C21/005Masking devices
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/14Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2/14451Structure of ink jet print heads discharging by lowering surface tension of meniscus
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02Details
    • H01L31/0224Electrodes
    • H01L31/022408Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/022425Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/07Ink jet characterised by jet control
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/14Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2/14016Structure of bubble jet print heads
    • B41J2/14088Structure of heating means
    • B41J2/14104Laser or electron beam heating the ink
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41MPRINTING, DUPLICATING, MARKING, OR COPYING PROCESSES; COLOUR PRINTING
    • B41M5/00Duplicating or marking methods; Sheet materials for use therein
    • B41M5/0023Digital printing methods characterised by the inks used
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Electroplating Methods And Accessories (AREA)
  • Manufacturing Of Printed Wiring (AREA)
  • Chemically Coating (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

本发明涉及用于将导电流体沉积在基底上以在基底(3)上形成导电迹线或接点的模型,其包括用于保持至少一种流体(13)的结构体(11),所述流体(13)为导电性的并且其粘度对来自光源(5)的辐射敏感。保持用结构体(11)包括用于所述导电流体的至少一个储器(17),其底壁(19)在沉积期间与所述基底(3)相对地布置且所述底壁(19)具有使得实现所述导电流体(13)在所述流体(13)经受来自所述光源(5)的辐射(15)时流动(18)到基底(3)上的穿孔(21),其中所述穿孔是根据待沉积在基底(3)上的流体的图案(22)形成的。所述模型(7)进一步包括具有能透过来自所述光源(5)的辐射的图案(30)的光学板(9),光学板(9)在所述图案(30)之外不能透过来自所述光源(5)的辐射,同时所述光学板(9)上的能透过来自所述光源的辐射的图案(30)与将所述保持用结构体的穿孔的图案(22)覆盖的图案对应。

Description

用于将至少一种导电流体沉积到基底上的模型和包括这样的模型的装置以 及沉积方法
本发明涉及用于将至少一种导电流体沉积在基底上的模型(matrix)、以及包括该沉积模型的装置和沉积方法。
本发明更特别地适用于金属化(metallization)的产生以及金属接点(接触,contact)(尤其是在光伏电池领域中)或者在光伏面板之间的互连的形成。
在目前用于太阳能电池以产生局部接点的金属化方法中,例如已知丝网印刷方法或者激光沉积方法。
在光伏电池的生产中用于产生金属接点的最常用的方法为丝网印刷。
该方法在于通过迫使基于Ag或Al的金属糊料穿过结构化丝网而沉积Ag或Al。尽管其成本低并且生产率高,但是该方法具有许多缺点:其消耗大量的糊料(10μm的最小沉积物厚度,和在丝网上的残留沉积物)。此外,该方法要求与基底进行接触并且施加机械压力,从而提高了破裂的风险和排除了任何在薄的基底上的使用。最后,金属化线(metallization line)的宽度受丝网中的孔的尺寸(~100μm最小值)的限制,并且为了避免显著的电阻性(resistive)损耗,可能不得不以许多遍数来产生这些金属接点。
另一已知方法使用气溶胶喷射来产生这些金属接点。
在沉积期间,金属是以喷雾的形式沉积的。可使从其喷射出最初为墨形式的金属的头(head)在基底上方移动以产生具有任何类型的结构/图案的局部接点。所产生的金属迹线(track)具有窄的线宽(~50μm)并且消耗不是很多的金属。
然而,由于金属是从单个的头沉积的,产生金属接点的产量和速度目前未高到足以在工业生产过程中实施。
此外,在该方法中,在喷出金属喷雾的头部(header)和基底之间的对准和运动是关键的。特别地,喷头的该对准和运动必须非常准确(该头的运动的误差必须相对于金属化线的尺寸而言是小的)以不降低光伏电池产率。然而,这样的对准需要昂贵的技术手段并且需要相当长的时间,从而使光伏电池生产率下降相应的量。
所提出的又一方法被称作激光烧制接点方法,如文献WO0060674中所描述的。
该方法使得可产生用于太阳能电池的局部接点。首先将基底在晶片规模上金属化,然后将激光束聚焦在精确的点上以局部地加热该金属化表面,以产生基于Al/Si合金的接点。激光束的移动容许产生任何类型的结构/图案。可通过仔细选择的激光参数控制接点的品质和硅的退化。由于该工艺采用晶片规模金属化,其无法用于使用背接触的电池构造。
最后,为了产生用于太阳能电池的局部接点,BASF、SCHMID和Aurentum公司已经开发了激光转印(转移印刷)机和以名称CyposolTML出售的特定的水基墨例如银或铝墨。原则上,激光转印涉及用包含待沉积在基底即半导体晶片上的金属的粘性的墨涂覆的环形带。该带在基底上方运行并且激光束被指向(direct)该带上与面对基底的侧相反的侧上,这导致墨在激光束的作用下被喷出到基底上,从而产生金属接点。
这些墨的粘度使得,通过毛细作用,墨在标准条件下保持粘至该带并且在激光的作用下喷出以沉积在基底上。
该工艺是连续的:在该工艺期间,控制和调节墨的粘度并且使该带不停地运行。该带能透过用于使金属喷出的激光的波长。
该工艺基于主要用于生物学中的激光诱导向前转移(laser-inducedforward transfer)(LIFT)原理,其在于在激光的作用下使沉积在保持器(支持物,holder)上的任何粘性材料喷出。
根据以上公司,可产生低于60μm直径的金属化线(参见例如“30μmwide contacts on silicon cells by laser transfer”T.C.Roder,E.Hoffman,J.R.Kohler,J.H.Werner-Hawaii conference IEEE 2010)。
然而,由于激光的所需要的对准、激光束移动的所需要的精确性等,该后一工艺还是需慎重处理的(delicate),使得其工业应用显得困难。
在墨转印机的领域中,文献US 5 745 128描述了包括用于利用粘度效应将墨转印到纸上的转印模型的印刷装置。然而,该装置中使用的墨不是导电性的并且所述装置不是如本发明中那样用于在基底上产生导电迹线。
本发明目的在于提供容许在基底上产生窄的金属接点、特别是用于产生光伏电池的金属接点的更简单的且更便宜的装置和工艺。
为此,本发明的一个主题为用于将导电流体沉积在基底上以在基底上形成导电迹线或接点的模型,其包括用于保持至少一种流体的结构体,所述流体是导电性的并且具有对用于将所述流体沉积在基底上的来自光源的辐射敏感的粘度,
其中所述保持用结构体包括至少一个用于所述导电流体的储器,其底壁旨在在沉积期间面对所述基底放置且其中所述底壁包含容许所述导电流体在所述流体暴露于来自所述光源的辐射时流到所述基底上的穿孔,所述穿孔是根据待沉积在所述基底上的流体的图案制造的,特征在于,所述沉积模型进一步包括具有能透过来自所述光源的辐射的图案的光学板,所述光学板不能透过在所述图案之外的来自所述光源的辐射,所述光学板的所述能透过来自所述光源的辐射的图案与将所述保持用结构体中的所述穿孔的图案覆盖的图案对应。
因此,可实现比得上丝网印刷的沉积速率的沉积速率,同时获得良好的金属接点导电性。此外,可再现地获得更窄的金属接点。
此外,由于包含将所述穿孔的图案覆盖的图案的光学板的存在,可控制活化所述导电流体的光辐射。特别地,所述光学板容许将活化所述导电流体的光辐射图案化。例如,所述光学板可涂覆有与所述能透过来自所述光源的辐射的图案齐平的过滤用涂层(尤其是光学过滤器(滤波器)的形式)。使用其性质在所述光学板的所述能透过的图案的不同区域中变化的过滤用涂层因此容许改变被所述导电流体所接收的光辐射的性质。这尤其使得对于(多个导电流体储器中包含的)多种类型的导电流体可使用相同的沉积装置而无需改变光源本身(因为通过所述光学板的所述能透过的图案的性质改变了被所述导电流体所接收的光辐射的性质)。根据本发明,包含将所述穿孔的图案覆盖的图案的光学板的使用因此使得可改善所述导电流体的活化的控制,同时保持所述光源的良好对准。
根据本发明的一个实施方式,所述光学板形成所述保持用结构体的上部部分以获得封闭的储器。该实施方式具有提供其中所述光学板被直接集成到所述储器中的集成装置的优点。
根据本发明的另一实施方式,将所述光学板放置在所述保持用结构体上方。换而言之,所述光学板未使所述保持用结构体封闭并且其形成与所述保持用结构体分开的部分。在此情况下,所述保持用结构体的储器可为顶部开放的(或者能透过所述光辐射)。由于该实施方式,可将所述光学板和所述光源保持为相对于彼此固定并且将各个储器安置在所述光学板下方。因此,取决于将所述保持用结构体中的穿孔的图案覆盖的所述光学板的图案,可用相同的光学板/光源组件处理各种类型的导电流体。
根据单独地或者组合应用的其它特征:
根据一个方面,所述保持用结构体由不污染导电墨的材料制成。
根据又一方面,所述保持用结构体可由氮化硼BN、碳化硅SiC、陶瓷材料、石英SiO2、氮化硅SiN或塑料制成。
替代地,所述保持用结构体可由不锈钢或金属合金制成。
想到的是,所述至少一个储器的内壁例如涂覆有保护层。
因此,所述至少一个储器的内壁可涂覆有这样的层:其根据杨氏方程的接触角低于90°。
例如,所述穿孔具有1μm-500μm的直径。
所述光学板在所述能透过来自所述光源的辐射的图案之外可为反射性的或者吸收性的。
根据一个实施方式,所述保持用结构体至少包括第一储器和第二储器。
根据一个方面,所述第一和第二储器填充有不同的导电流体。
根据另一方面,所述第一和第二储器的至少一个是空的以容许使用来自所述光源的辐射进行烧蚀、掺杂或退火处理。
可对各储器进行设置以包括导电流体的连续供应器和用于过剩的导电流体的排放器。
所述导电流体为,例如,基于水或另外的溶剂的包含银、镍、铜和/或铝的墨。
本发明还涉及用于将至少一种材料沉积在基底上的装置,特征在于其包括光源和如以上定义的沉积模型。
该装置可包括用于将来自所述源的光束聚焦在所述光学板上的光学工具。
根据另一方面,所述装置包括用于在所述光学板处由所述源获得平行光束的光学工具。
根据又一方面,所述光源选自由激光、发光二极管和灯形成的组。
此外,本发明涉及用于在基底上沉积至少一种包含导电材料/导电颗粒且具有对来自光源的辐射敏感的粘度的流体以在所述基底上形成导电迹线或接点的方法,特征在于:
-将如以上定义的沉积模型安置在所述基底上方;和
-使所述保持用结构体的至少一个储器中包含的导电流体暴露于通过插入的光学板的来自光源的辐射以使所述导电流体局部地流体化,使得后者流动穿过所述保持用结构体的底壁中产生的穿孔并且以预定图案沉积。
该用于在基底上形成导电迹线或接点的方法非常精确,因为解决了现有技术的对准问题,尤其是当所述穿孔是根据待沉积在所述基底上的流体的图案制造的时。此外,所述光学板容许将活化所述导电流体的光辐射图案化。
根据一个方面,所述光源为激光并且将所述光学板用所述光束扫描。
根据一个实施方式,想到的是,同时照射所述光学板的整个区域。
在阅读下列附图的描述时,其它优点和特征将变得明晰,在附图中:
-图1显示用于将至少一种材料沉积在基底上的装置的图;
-图2显示根据一个实施方式的沉积模型的更详细的图;
-图3以沿着线II-II的横截面显示图2中的图;
-图3a显示关于图3的示意图;
-图4显示图2的保持用结构体的实例的底视图;
-图5显示图2的光学板的实例的顶视图;
-图6为显示实例激光束扫描的与图2中相同的图;和
-图7显示根据另一实施方式的沉积装置的图。
在所有附图中,相同的附图标记表示相同的元件。
图1显示用于将至少一种材料沉积在基底3上以产生金属接点(例如在生产光伏电池的情况下)的装置1的图。
该装置包括光源5和沉积模型7(沉积模型7在图1中的实例实施方式中一方面由光学板9和另一方面由用于保持至少一种导电性的且具有对来自光源5的辐射15敏感的粘度的流体13的结构体11形成),用于将所述流体13沉积在基底3上以在基底3上形成导电迹线或接点。
具有对辐射敏感的粘度的导电流体13为,例如,用于产生用于太阳能电池的局部接点的基于水或另外的溶剂的特定的墨例如银、镍、铜或铝墨。
流体13可为导电的,因为其包含导电性金属填料颗粒。
当流体被称为具有对来自光源5的辐射敏感的粘度时,所意味的是在光源5的辐射15的影响点处,该流体的粘度局部地降低。这可由于光敏感性效应,即,尤其是取决于光的波长的效应、或者取决于热敏感性效应的效应,即辐射15局部地加热导电流体13,从而使得后者粘性较小。
当然,也可选择任何导电流体或具有类似性质的包含导电颗粒的流体。
光源5为例如激光、发光二极管或灯。
重要的是选择光源5的波长和/或光强度,使得来自所述源的光对导电流体例如墨的影响改变(尤其是经由光或热敏感性效应)导电流体的粘度并且使得其粘性较低。
作为光源5,有利地使用激光或激光二极管,因为它们发射相对于光学板9和保持用结构体11可容易地指向的处于一种或多种良好限定的波长的高强度辐射15。如在下面将看到的,然后该光束必须在光学板9上面或者在没有所述光学板的保持器上扫描以将金属沉积在基底3上。
如果使用发光二极管、发光二极管矩阵或者灯,则可同时照射由具有光学板9的载体形成的沉积模型7,从而容许沉积过程被加速。特别地,以此式对沉积模型7均匀地照射足够长的时间以容许导电流体13流动和沉积在基底3上。
当然,取决于所选择的光源,可想到使用光学工具(未示出)例如透镜以将来自所述源的光束聚焦在光学板11上。
类似地,特别是使用激光作为光源5的情况下,可使用发散光学工具(未示出)以在光学板11处由所述源5获得平行光束,以完全地照射光学板11。
当然,这些光学工具可由用于将来自源5的光线15指向沉积模型7的多个透镜、棱镜或其它光学元件构成。
现在将参照图2-5更详细地描述沉积模型7。
如可在2和3中看到的,保持用结构体11包括至少一个包含所述导电流体13的储器17,在本实例中为5个储器17(分别为17A、17B、17C、17D和17E)。
各储器17的底壁19旨在在沉积期间面对所述基底3放置并且包含容许所述导电流体13在所述流体13暴露于来自所述光源5的辐射时流动18(该流动通过图1中的虚线显示)到基底3上的穿孔21。
如可在显示保持用结构体11的下侧的图4中看到的,穿孔21是根据待沉积在基底3上的流体的图案22制造的。
在本实例中,图案22由排成行并且平行的五排穿孔21构成。当然,取决于要产生的金属接点的要求,可想到任何种类的图案。图案22因此对应于待产生的电接点和/或对应于连接这些电接点以汇集由光伏面板的光伏电池提供的电流的导电迹线。
根据第一变型,所述保持用结构体例如由氮化硼BN、碳化硅SiC、石英SiO2、氮化硅SiN、陶瓷材料或者甚至耐热性塑料制成。
根据第二变型,所述保持用结构体由不锈钢或金属合金制成。
在选择所述保持用结构体的材料时,注意保证该材料是非污染性材料,使得其不污染待沉积在基底上的导电流体13。术语“非污染性(的)”具体地被理解为指的是所述墨不被玷污(不存在由所述保持用结构体的材料的残留物引起的玷污)并且在所述保持用材料和所述导电墨之间不存在相互作用/反应。
为了使导电流体13的保护增强,在一些情况下想到的是,储器17的内壁涂覆有保护层。
为了改善侵润性,还想到的是,所述保持用结构体的内壁涂覆有这样的层:其根据杨氏方程的接触角θ低于90°。该层还可起到保护层的作用。该层例如由氮化硼BN、碳化硅SiC、石英SiO2、氮化硅SiN、陶瓷材料或者甚至耐热性塑料制成。关于穿孔21,它们可具有1-500μm的直径。该直径主要地一方面取决于待产生的金属接点的尺寸/宽度和取决于导电流体13的经照射的和未经照射的粘度参数。特别地,该直径必须小到足以将导电流体13在其未被照射时通过毛细作用包含在储器17中,但是大到足以容许导电流体13在其暴露于该辐射15时流动18和沉积在基底3上。
图3a显示填充有导电流体13的储器17的孔21的放大视图。
导电流体13的表面张力容许在各孔下方形成稳定的凸起的弯液面并且容许导电流体13保持在储器中。由杨氏-拉普拉斯方程给出的对于弯液面稳定性的条件为H<σ.sinθ/(ρgD),其中H为流体高度,σ为表面张力,θ为接触角,ρ为流体的密度,g为由于重力引起的加速度和D为弯液面的直径(参见图3a)。
根据一种任选的变型(示于图3a中),可围绕各孔21提供圆周形凹槽32以限制该弯液面的铺展和改善其稳定性。
所述孔的直径以及穿孔或孔21之间的距离必须取决于所述沉积的设计进行选择。
例如,非常紧密地隔开的孔21和具有使得其在基底上面的铺展被控制的粘度性质的导电流体13可容许在基底3上沉积连续的线。例如,在硅太阳能电池的正面金属化的情况下,所述金属化线具有10-150μm的直径。以这样的方式选择孔21的尺寸:大致在该宽度上面沉积物质并且当将光源5在保持用结构体11上面扫描时,导电流体13均匀地沉积和铺展,从而形成连续的线。
例如,孔21可以使得对于PERC电池的背侧接点的局部沉积成为可能这样的方式隔开(接点一旦沉积的直径为10-100μm和接点之间的间隔为400μm-1mm)。
如上所述,另外,要考虑的另一参数是储器17中导电流体13的高度H,其为例如300μm-1mm。仅必须存在位于底壁19上的导电流体13的膜。
各储器包括导电流体13的连续供应器23(由箭头24表示)和用于过剩的(由箭头26表示的)导电流体13的排放器25证明是非常有利的。
因此,可对保持用结构体11连续地进行供应,这特别好地适合于用于在基底上产生金属接点(特别是在光伏电池的制造中)的连续工业过程。
当然,将所排放的导电流体13重新注入到储器17中可为回路问题。
因此,就所使用的导电流体13的量而言,装置1是非常经济的。
图2中的实施方式包括多个伸长的储器17A-17E。
根据另一实施方式(未示出),可提供单个储器17,该单个储器为与在一起的所有储器17A-17E相同的尺寸。
在图2中的实施方式中,所有储器17A-17E填充有相同的导电流体13。
根据另一实施方式并且取决于金属沉积要求,第一储器17A填充有第一导电流体且第二储器17B填充有不同的第二导电流体。因此,例如可使所述导电流体交替。在不偏离本发明的范围的情况下,甚至可想到使用三种或更多种导电流体。
根据又一实施方式,可进行设置以在所填充的储器之间包括空的储器。在此情况下,光源5的光束可穿过孔21并且直接到达基底3,例如以容许使用来自所述光源5的辐射进行烧蚀或退火处理。其也可例如为特定的局部激光处理或激光掺杂处理的问题(议题)。
已经描述了保持用结构体11,现在将注意力转向光学板9。
光学板9的一个实例示于图5中。所述板可形成保持用结构体11的上壁或者置于后者上(参见图1和3)。在后一情况下,保持用结构体11的材料(至少对于该上壁)必须对于来自光源5的辐射是光学透明的。
根据图7中所示的另一实施方式,光学板9以高于所述保持用结构体恒定距离放置。在此情况下,保持用结构体的储器17可为顶部开放的。
在该实施方式中,各个储器17可安置在光学板9下方。因此,取决于将该保持用结构体中的穿孔的图案覆盖的所述光学板的图案,可用相同的光学板/光源组件处理各种类型的导电流体。
将板9以能透过来自所述光源5的辐射的图案30图案化并且板9在所述图案30之外不能透过来自所述光源的辐射。图案30与将穿孔的图案22覆盖的图案对应。
表述“不能透过来自光源5的辐射”被理解为指的是该辐射被吸收或者反射。
表述“能透过辐射”被理解为指的是,来自源5的光主要被透射通过光学板9。
光学板9的图案30覆盖穿孔21的图案22。
因此,如可在图5中看到的,图案30是通过5个条带形成的,所述条带的宽度e对应于穿孔21的直径并且其长度L对应于末端孔之间的距离。
然而,特别是在其中光学板9以离保持用结构体11一段距离放置的情况下,必须考虑将来自所述源的辐射通过光学板9投射到穿孔21上以在与穿孔21对准(level)的情况下实现足以使导电流体13的粘度降低并且容许其流动18和沉积在基底3上的强度。
根据其它实施方式,对于图案22和30可使设置为相同的,特别是如果光源5为激光的话。
根据第一变型,所述光学板因此在能透过来自所述光源的辐射的图案30之外为反射性的或吸收性的。
根据第二变型,所述光学板涂覆有与能透过来自所述光源5的辐射的图案30齐平的过滤用涂层。其可例如为与能透过来自所述光源的辐射的图案30齐平的带-阻过滤器(band-rejection filter)(aka缺口过滤器)的问题。这些过滤器可例如在光学板9的各种位置中是不同的,即,具有不同的阻带(rejectionband),以便容许基底3的作为位置函数的特定局部处理,例如以便容许导电流体13流体化以将其沉积在基底3上,或者容许沉积在基底上的金属被处理。如果例如存在多个包含不同的导电流体的储器17,或者实际上一个储器17不含导电流体,则图案30经由各储器上方的带-阻过滤器的光谱和/或空间响应而考虑其。
通过在光学板9中提供与将所述保持用结构体中的穿孔21的图案22覆盖的图案对应的能透过的图案30,可避免关于激光对准的问题,同时获得高的沉积精确性。这打开了通向这样的大规模工业方法的道路:其便宜,同时保持所需要的沉积精确性(特别是就导电迹线分辨率(清晰度,definition)和厚度而言),尤其是对于其中不精确性可导致效率损失的光伏领域。此外,存在包含将所述穿孔的图案覆盖的图案的光学板,可控制活化所述导电流体的光辐射。
此外,取决于将所述保持用结构体中的穿孔21的图案22覆盖的光学板9的图案,导电流体13可以期望的压力被引导/保持在储器中,从而使得实现在墨组合物以及其在室温下的粘度的选择方面、以及在用于降低导电流体13的粘度的光源5的功率的选择方面更大的自由度。
沉积装置1以如下方式起作用:
沉积模型7如以上所描述的那样安置在基底3上方。基底3和沉积模型7可使用常规工具对准。
必须对保持用结构体11和基底3之间的距离进行优化,使得导电流体13以受控方式沉积在预定区域上。在沉积期间,保持用结构体11以比待沉积的层的厚度大的高度放置使得在它们之间不存在接触。例如,可将保持用结构体11放置在比基底上的金属接点的最终厚度高约10微米的距离处。
保持用结构体11可通过机电式活动工具(例如可活动的机械台或者压电台)保持,特别是以控制保持器相对于基底3的高度h,以及使其在x上和在y上移动。
接下来,使所述光学板9暴露于来自光源5的辐射以经由穿透远至孔21的光线使所述导电流体13局部地流体化,使得所述导电流体13流动通过底壁19中产生的孔21并且以预定图案22沉积。
为此,如可在图6中看到的,将所述光学板用光束沿着由虚线所示的路径28扫描。
为了控制入射能量密度,可将强度检测器40集成到保持用结构体11中,优选地在通过光束扫描的路径上。
当然,取决于光源5,还可进行设置以同时照射所述光学板9的整个区域。
因此将理解,本发明使得可容易且快速地在(特别是用于制造光伏电池的)基底上产生金属接点。

Claims (27)

1.用于将导电流体沉积在基底上以在基底(3)上形成导电迹线或接点的模型,其包括用于保持至少一种导电流体(13)的结构体(11),导电流体(13)具有对用于将所述导电流体(13)沉积在基底(3)上的来自光源(5)的辐射敏感的粘度,
其中结构体(11)包括用于所述导电流体(13)的至少一个储器(17),其底壁(19)旨在在沉积期间面对所述基底(3)放置且其中所述底壁(19)包含容许所述导电流体(13)在所述导电流体(13)暴露于来自所述光源(5)的辐射(15)时流动(18)到基底(3)上的穿孔(21),穿孔(21)是根据待沉积在基底(3)上的流体的图案(22)制造的,所述模型特征在于,其进一步包括具有能透过来自所述光源(5)的辐射的图案(30)的光学板(9),光学板(9)在所述图案(30)之外不能透过来自所述光源(5)的辐射并且所述光学板(9)的能透过来自所述光源的辐射的图案(30)与将所述结构体(11)中的穿孔的图案(22)覆盖的图案对应。
2.如权利要求1中所述的模型,特征在于结构体(11)是顶部开放的。
3.如权利要求1-2任一项中所述的模型,特征在于结构体(11)由不污染作为所述导电流体的导电墨的材料制成。
4.如权利要求1-2任一项中所述的模型,特征在于结构体(11)由陶瓷材料或塑料制成。
5.如权利要求1-2任一项中所述的模型,特征在于结构体(11)由金属合金制成。
6.如权利要求1-2任一项中所述的模型,特征在于所述至少一个储器(17)的内壁涂覆有保护层。
7.如权利要求1-2任一项中所述的模型,特征在于所述至少一个储器(17)的内壁涂覆有这样的层:其根据杨氏方程的接触角低于90°。
8.如权利要求1-2任一项中所述的模型,特征在于穿孔(21)具有1μm-500μm的直径。
9.如权利要求1-2任一项中所述的模型,特征在于光学板(9)形成所述结构体(11)的上壁以获得封闭的储器。
10.如权利要求1-2任一项中所述的模型,特征在于光学板(9)在能透过来自所述光源的辐射的图案(30)之外为反射性的或者吸收性的。
11.如权利要求1-2任一项中所述的模型,特征在于光学板(9)涂覆有与能透过来自所述光源(5)的辐射的图案(30)齐平的过滤用涂层。
12.如权利要求11中所述的模型,特征在于所述过滤用涂层包括光学过滤器。
13.如权利要求1-2任一项中所述的模型,特征在于结构体(11)至少包括第一储器(17A)和第二储器(17B)。
14.如权利要求13中所述的模型,特征在于第一和第二储器(17A和17B)填充有不同的导电流体(13)。
15.如权利要求13中所述的模型,特征在于第一和第二储器(17A和17B)的至少一个是空的以容许使用来自所述光源(5)的辐射进行烧蚀、掺杂或退火处理。
16.如权利要求1-2任一项中所述的模型,特征在于各储器(17)包括导电流体的连续供应器(23)和用于过剩的导电流体(13)的排放器(25)。
17.如权利要求1-2任一项中所述的模型,特征在于导电流体(13)为基于水或另外的溶剂的包含银、镍、铜和/或铝的墨。
18.如权利要求1-2任一项中所述的模型,特征在于结构体(11)由氮化硼BN、碳化硅SiC、石英SiO2、或氮化硅SiN制成。
19.如权利要求1-2任一项中所述的模型,特征在于结构体(11)由不锈钢制成。
20.用于将至少一种材料沉积在基底上的装置(1),特征在于其包括光源(5)和根据权利要求1-19任一项的模型(7)。
21.如权利要求20中所述的装置,特征在于其包括用于将来自所述光源(5)的光束聚焦在光学板(9)上的光学工具。
22.如权利要求20中所述的装置,特征在于其包括用于在光学板(9)处由所述光源(5)获得平行光束的光学工具。
23.如权利要求20-22任一项中所述的装置,特征在于所述光源(5)选自由激光、发光二极管和灯形成的组。
24.用于在基底(3)上沉积包含导电材料并且具有对来自光源(5)的辐射敏感的粘度的至少一种导电流体(13)以在基底(3)上形成导电迹线或接点的方法,特征在于:
将根据权利要求1-19任一项的模型(7)安置在基底(3)上方;和
使所述结构体(11)的至少一个储器(17)中包含的导电流体(13)暴露于通过插入的光学板(9)的来自光源(5)的辐射以使所述导电流体(13)局部地流体化,使得后者流动穿过结构体(11)的底壁(19)中产生的穿孔(21)并且以预定图案沉积。
25.如权利要求24中所述的方法,特征在于所述光源(5)为激光且将所述光学板用光束扫描。
26.如权利要求24中所述的方法,特征在于同时照射所述光学板(9)的整个区域。
27.如权利要求24中所述的方法,特征在于所述导电材料为导电颗粒。
CN201380034809.XA 2012-04-30 2013-04-26 用于将至少一种导电流体沉积到基底上的模型和包括这样的模型的装置以及沉积方法 Expired - Fee Related CN104520109B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1201262A FR2990055B1 (fr) 2012-04-30 2012-04-30 Matrice de depot d'au moins un fluide conducteur sur un substrat, ainsi que dispositif comprenant cette matrice et procede de depot
FR1201262 2012-04-30
PCT/EP2013/058814 WO2013164284A1 (fr) 2012-04-30 2013-04-26 Matrice de depot d'au moins un fluide conducteur sur un substrat, ainsi que dispositif comprenant cette matrice et procede de depot

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104520109A CN104520109A (zh) 2015-04-15
CN104520109B true CN104520109B (zh) 2016-11-02

Family

ID=48236930

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201380034809.XA Expired - Fee Related CN104520109B (zh) 2012-04-30 2013-04-26 用于将至少一种导电流体沉积到基底上的模型和包括这样的模型的装置以及沉积方法

Country Status (9)

Country Link
US (1) US9868132B2 (zh)
EP (1) EP2844485B1 (zh)
JP (1) JP6298945B2 (zh)
KR (1) KR20150010765A (zh)
CN (1) CN104520109B (zh)
AU (1) AU2013255967B2 (zh)
ES (1) ES2632432T3 (zh)
FR (1) FR2990055B1 (zh)
WO (1) WO2013164284A1 (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019207408A1 (en) 2018-04-23 2019-10-31 Io Tech Group, Ltd. Laser-based droplet array jetting of high viscous materials
CN115132861B (zh) * 2022-07-18 2023-11-10 浙江晶科能源有限公司 一种太阳能电池栅线结构及其制作方法、太阳能电池

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4312009A (en) * 1979-02-16 1982-01-19 Smh-Adrex Device for projecting ink droplets onto a medium
EP0600712A2 (en) * 1992-11-30 1994-06-08 Hewlett-Packard Company Method and apparatus for ink transfer printing
CN1144745A (zh) * 1994-03-11 1997-03-12 索尼株式会社 记录头,记录装置和记录方法
DE19915666A1 (de) * 1999-04-07 2000-10-19 Fraunhofer Ges Forschung Verfahren und Vorrichtung zur selektiven Kontaktierung von Solarzellen
US6867795B1 (en) * 2000-07-26 2005-03-15 Optotek Ltd. Optical array with improved contact structure
CN1603114A (zh) * 2003-09-12 2005-04-06 三星Sdi株式会社 用于喷墨打印的基板及其制造方法
CN1612809A (zh) * 2002-01-15 2005-05-04 Xaar技术有限公司 微滴沉积装置
CN1615222A (zh) * 2002-01-16 2005-05-11 Xaar技术有限公司 微滴沉积装置
CN101107128A (zh) * 2004-07-10 2008-01-16 Xaar科技有限公司 液滴沉积装置
CN101128321A (zh) * 2005-02-26 2008-02-20 Xaar科技有限公司 液滴沉积装置
CN101218102A (zh) * 2005-07-11 2008-07-09 Xaar科技有限公司 微滴沉积设备
JP2008173968A (ja) * 2006-12-19 2008-07-31 Seiko Epson Corp 紫外線照射装置
WO2011070079A1 (de) * 2009-12-10 2011-06-16 Schmid Technology Gmbh Vorrichtung und verfahren zur übertragung von drucksubstanz von einem drucksubstanzträger auf ein substrat

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0236080B1 (en) * 1986-02-28 1991-01-16 Mita Industrial Co. Ltd. Laser beam printer
US5745128A (en) * 1992-11-30 1998-04-28 Hewlett Packard Company Method and apparatus for ink transfer printing
US6135586A (en) * 1995-10-31 2000-10-24 Hewlett-Packard Company Large area inkjet printhead
RU2088411C1 (ru) * 1996-02-19 1997-08-27 Сергей Николаевич Максимовский Способ печати и печатающее устройство для его осуществления
RU2144470C1 (ru) * 1998-11-03 2000-01-20 Самсунг Электроникс Ко., Лтд. Микроинжектор и способ его изготовления (варианты)
WO2002098576A1 (en) * 2001-06-01 2002-12-12 Litrex Corporation Industrial microdeposition system for polymer light emitting diode displays, printed circuit boards and the like
JP2003311196A (ja) * 2002-04-19 2003-11-05 Seiko Epson Corp 膜パターンの形成方法、膜パターン形成装置、導電膜配線、電気光学装置、電子機器、非接触型カード媒体、圧電体素子、並びにインクジェット式記録ヘッド
US6854829B2 (en) * 2002-08-15 2005-02-15 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Laser-actuatable inkjet printing system and printer
EP1831432B1 (en) * 2004-11-24 2015-02-18 NovaCentrix Corp. Method for sintering materials
JP2007168199A (ja) * 2005-12-20 2007-07-05 Seiko Epson Corp パターン形成方法及び液滴吐出装置
US7841700B2 (en) * 2006-11-20 2010-11-30 Lexmark International, Inc. Radiation activated micro-fluid ejection devices and methods for ejecting fluids

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4312009A (en) * 1979-02-16 1982-01-19 Smh-Adrex Device for projecting ink droplets onto a medium
EP0600712A2 (en) * 1992-11-30 1994-06-08 Hewlett-Packard Company Method and apparatus for ink transfer printing
CN1144745A (zh) * 1994-03-11 1997-03-12 索尼株式会社 记录头,记录装置和记录方法
DE19915666A1 (de) * 1999-04-07 2000-10-19 Fraunhofer Ges Forschung Verfahren und Vorrichtung zur selektiven Kontaktierung von Solarzellen
US6867795B1 (en) * 2000-07-26 2005-03-15 Optotek Ltd. Optical array with improved contact structure
CN1612809A (zh) * 2002-01-15 2005-05-04 Xaar技术有限公司 微滴沉积装置
CN1615222A (zh) * 2002-01-16 2005-05-11 Xaar技术有限公司 微滴沉积装置
CN1603114A (zh) * 2003-09-12 2005-04-06 三星Sdi株式会社 用于喷墨打印的基板及其制造方法
CN101107128A (zh) * 2004-07-10 2008-01-16 Xaar科技有限公司 液滴沉积装置
CN101128321A (zh) * 2005-02-26 2008-02-20 Xaar科技有限公司 液滴沉积装置
CN101218102A (zh) * 2005-07-11 2008-07-09 Xaar科技有限公司 微滴沉积设备
JP2008173968A (ja) * 2006-12-19 2008-07-31 Seiko Epson Corp 紫外線照射装置
WO2011070079A1 (de) * 2009-12-10 2011-06-16 Schmid Technology Gmbh Vorrichtung und verfahren zur übertragung von drucksubstanz von einem drucksubstanzträger auf ein substrat

Also Published As

Publication number Publication date
JP6298945B2 (ja) 2018-03-28
ES2632432T3 (es) 2017-09-13
WO2013164284A1 (fr) 2013-11-07
EP2844485A1 (fr) 2015-03-11
EP2844485B1 (fr) 2017-04-05
FR2990055A1 (fr) 2013-11-01
CN104520109A (zh) 2015-04-15
AU2013255967A1 (en) 2014-11-20
JP2015528194A (ja) 2015-09-24
KR20150010765A (ko) 2015-01-28
AU2013255967B2 (en) 2017-04-20
US9868132B2 (en) 2018-01-16
FR2990055B1 (fr) 2014-12-26
US20150122174A1 (en) 2015-05-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109417065A (zh) 分立组件向基板上的并行组装
TWI494384B (zh) 金屬油墨
Xie et al. Laser machining of transparent brittle materials: from machining strategies to applications
JP6619335B2 (ja) 複数組成材料構造体のlift印刷
US8393289B2 (en) Laser assisted nano deposition
CN109926583B (zh) 激光诱导前向转印和烧结制作银浆电极的加工装置及方法
Sutanto et al. Electrohydrodynamic jet printing of micro-optical devices
US8393707B2 (en) Apparatuses and methods for removal of ink buildup
CN104520109B (zh) 用于将至少一种导电流体沉积到基底上的模型和包括这样的模型的装置以及沉积方法
US11460659B2 (en) Optical and optoelectronic assemblies including micro-spacers, and methods of manufacturing the same
Corzo et al. A universal cosolvent evaporation strategy enables direct printing of perovskite single crystals for optoelectronic device applications
CN107852818B (zh) 使用两种激光器的打印方法
Kim et al. Simple and easily controllable parabolic-shaped microlenses printed on polymeric mesas
Piqué et al. Laser decal transfer of electronic materials with thin film characteristics
Kwon et al. Laser filament bottom-up growth sintering for multi-planar diffraction-limit printing and its application to ultra-transparent wearable thermo-electronics
CN112517922B (zh) 一种高重频超快激光高效直写制造金属微结构的方法
Abiedh et al. Surface‐Dependent Properties and Tunable Photodetection of CsPbBr3 Microcrystals Grown on Functional Substrates
CN112903102B (zh) 一种芯片级光谱仪及其制备方法
US9133050B2 (en) Glass bodies and methods of making
Serra et al. Film-free laser microprinting of transparent solutions
WO2021105976A1 (en) Methods and systems for producing three-dimensional electronic products
Manufacturing LAMOM Conference 9350: Laser Applications in Microelectronic and Optoelectronic Manufacturing (LAMOM) XX
TW202303744A (zh) 催化劑影響化學蝕刻的製程與應用
Smith Development of direct write ink jet for deposition of silver contacts
Chang et al. Nanostructure fabricated by laser direct writing with water droplets

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20161102

Termination date: 20180426