CN201824658U - 丝网印版 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种丝网印版，其具有带有第一缺口的第一层和带有第二缺口的第二层，其中，这些缺口如此设置，即，印刷介质能够被输送经过所述第一缺口之一，并且从此出发穿过所述第二缺口之一到达能够布置在所述第二层之下的基板上，其中，在所述第一缺口中设有间隔件，并且在所述第二缺口中设有支承元件，其中，所述间隔件与所述支承元件彼此连接，并且至少一个间隔件与支承元件一起具有一个厚度，所述厚度等于所述丝网印版的厚度，其中，支承元件支承至少一个位于其上的间隔件，其中，所述间隔件之一的竖向剖面不同于所述支承元件之一的竖向剖面。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种丝网印版以及利用所述丝网印版制造的太阳能电池。
背景技术
在具有n型掺杂层、p型掺杂层和pn结层的太阳能电池中，投射到n型掺杂层的光使得在n型掺杂层和p型掺杂层之间产生电压，该电压在已连接的用电器上生成电流。为了能够输出电压，在p型掺杂层的表面上安装金属板，而在n型掺杂层的表面上安装金属导线。这些金属导线通常一方面是纤细的金属线或者所谓的指状线(Finger)，它们例如彼此平行地设置。另一方面，这些金属导线是至少一个相对较宽的母线(Sammelleitung)，该母线与这些指状线连接，其中，借助于母线可以建立与用电器的电接触。这些掺杂层也能够以其他顺序或者以其他数量存在，以形成太阳能电池。为了能够连接用电器，与太阳能电池的结构无关，始终必需有电接触。
这种太阳能电池是已知的，并且运行良好。然而已经发现，这些指状线和母线的横截面沿着导线的纵向延伸出现显著变化。由于这种导线的电阻很大程度上取决于导线的最细部位，因此希望能够制成横截面变化比在当前情况下更小的导线。
对于太阳能电池的功能而言，指状线和总线是必需的。然而它们的缺点在于，其遮蔽了位于导线下方的n型掺杂层。因而仅一部分太阳能电池表面能用于将光能转换为电能。如果成功实现一种指状线和母线，其遮蔽的太阳能电池表面较小，那么就会提高每面积单位的太阳能电池效能。
然而不应任意小地构造这些母线，从而实现与金属连接线的良好接触。因而希望实现一种太阳能电池，其在很少采用昂贵的导电材料(例如银)的情况下，仍然可以实现良好的电接触。
指状线和母线可以利用丝网印刷工艺来制成，其中，通过丝网印版来漏印作为印刷介质的导电材料，所述丝网印版具有用于指状线的狭小缺口并且具有用于母线的宽阔缺口。这种丝网印版能够通过采用蚀刻工艺来形成。此处缺点在于，在用于指状线的狭小缺口和用于母线的宽阔缺口之间存在很大的宽度差异。由于流动及区域分布(
und Feldverteilung)，蚀刻率在宽阔缺口的情况下比在狭小缺口的情况下更大，从而实现了彼此不同的蚀刻深度。如果在丝网印版中还要形成宽阔的缺口用于接下来要制成的母线，那么就不能同时或者在同一个蚀刻步骤中，以与在宽阔的缺口情况下相同的蚀刻深度来形成狭小的缺口用于随后要制成的指状线。另外，蚀刻过程在宽阔的缺口的情况下在宽度上也是不均匀地成形的，这是因为与在中间区域相比，在宽阔的缺口的边缘上由于蚀刻液体更为强烈的流动而被更深地蚀刻了材料。
实用新型内容
因此本实用新型的任务在于实现一种丝网印版，其用于制造太阳能电池的狭窄的指状线和宽阔的母线，其中，丝网印版的狭小缺口和宽阔缺口能够利用蚀刻工艺来形成，此时在蚀刻深度和蚀刻宽度方面出现的变化比以前更为轻微。另外，利用该丝网印版制成的指状线和母线应该具有比以前更轻微的横截面变化，而且与以前相比，所遮蔽的太阳能电池的面积更小。该丝网印版应当廉价且使用寿命更长。另外本实用新型的任务还在于能够利用这种丝网印版来制造的太阳能电池。
通过独立权利要求的主题来解决这些任务。本实用新型的有利改进方式是从属权利要求的主题。
实现一种丝网印版的任务是通过这样一种丝网印版来解决的，该丝网印版具有带有第一缺口的第一层和带有第二缺口的第二层，其中，这些缺口如此设置，即，印刷介质能够被输送经过所述第一缺口之一，并且从此出发穿过所述第二缺口之一到达能够布置在所述第二层之下的基板上，其中，在所述第一缺口中设有间隔件，并且在所述第二缺口中设有支承元件，其中，所述间隔件与所述支承元件彼此连接，并且至少一个间隔件与支承元件一起具有一个厚度，所述厚度等于所述丝网印版的厚度，其中，支承元件支承至少一个位于其上的间隔件，其中，所述间隔件之一的竖向剖面不同于所述支承元件之一的竖向剖面。
因此，这种丝网印版具有带有间隔件和支承元件的缺口，这些间隔件和支承元件减小了用于印刷介质的通过面积。与利用其缺口没有间隔件和支承元件的丝网印版制造的母线相比，这使得能够制造具有更少印刷介质的母线。因为能够一体构成的间隔件和支承元件的总共的厚度等于丝网印版的厚度，所以没有印刷介质能够到达支承元件的位置，从而避免了下压。因此该位置在基板(其可以是太阳能电池表面)上没有印刷介质，从而在该位置入射的光到达基板或者说太阳能电池，并且不会造成遮蔽。因而可以实现太阳能电池的更高效能。
支承元件在用于宽阔母线的宽阔缺口情况下形成机械支承，该机械支承减轻了由沿模版顶面滑动的刮板造成的丝网印版的弯曲。因此，利用支承元件总体上增大了丝网印版的抗弯刚度。另外，因此能够实现丝网印版的更小弹性，从而在刮板沿丝网印版顶面滑动时更为轻微地拉伸该丝网印版。结果是，根据本实用新型的丝网印版达到了比迄今为止的模版更长的使用寿命。
在通过蚀刻制造根据本实用新型的丝网印版时，支撑点还造成流动阻碍，从而与用于制造指状线的狭小缺口相比，蚀刻液体不会出现明显更强烈的流动。与其中设有间隔件和支承元件的宽阔缺口相比，用于随后要制造的指状线的狭小缺口内的蚀刻速度彼此几乎无差别，从而在丝网印版中能够以较少的变化达到蚀刻深度和蚀刻宽度。另外还实现了均匀蚀刻，并且指状线和母线可以具有更小的横截面变化。
根据本实用新型，所述间隔件之一的竖向剖面不同于所述支承元件之一的竖向剖面。从而能够在基板上形成任意结构。因此，在基板上的裂开和支承的功能也与丝网印版的第一层中的开口尺寸或者隔片形状无关。丝网印版的第一层和第二层因此可以具有彼此完全不同的几何形状。根据本实用新型的一个优选实施方式，第一缺口和第二缺口的宽度至少为30微米。另外，所述间隔件或者所述支承元件的宽度至少为10微米，优选小于20微米。从而能够特别好地实现上述优点。如果与具有编织金属丝的丝网印版相比，这种小尺寸可以利用蚀刻工艺较为廉价地得到。
有利的是，所述支承元件具有圆形、六边形或者长方形的横截面。这可以利用蚀刻工艺简单地制成。这些支承元件互相之间可以按照规则或者不规则的间距来布置，其中，按照规则间距布置使得在整个表面上得到均匀的抗弯刚度。
如果这些间隔件彼此之间的间距为30微米至100微米，那么利用经由这些缺口输送的印刷介质可以得到纤细的线条。
根据本实用新型的一个实施方式，所述缺口和所述间隔件或者所述支承元件的表面设有涂层。该涂层减小了印刷介质的通过面积，并且允许更为纤细的线条宽度，从而能够用更少的印刷介质来制造线条。
优选的是，所述涂层的厚度等于所述第一缺口或所述第二缺口的最小横截面宽度的至少5％。
根据本实用新型的一个实施方式，所述涂层对水的接触角(Kontaktwinkel)在0°到90°的范围内。接触角表示在固体材料表面上的液滴相对该表面形成的角度。因此，在接触角处于0°到90°范围内的情况下，液态或者膏状的印刷介质形成相对涂层表面的比较好的相互作用，从而当从承印基板上去除丝网印版时，大部分印刷介质粘附在被如此涂覆的缺口内。由此能够印制均匀的层厚，而不会将过多材料从顶面的缺口一起印刷至基板上。
根据本实用新型的另一个实施方式，所述涂层对水的接触角在从90°到150°的范围内，这形成了印刷介质的相对涂层表面的很小的相互作用。印刷介质能够以更小阻力送入缺口。另外，在印刷介质被漏印、且丝网印版被从基板上去除之后，能够以很少成本来去除保留在缺口内的印刷介质。当从基板上去除丝网印版时，被施加到缺口中的印刷介质只有很小一部分保留在该缺口内。结果，印迹具有可以与丝网印版的厚度相等的厚度。
根据另一个实施方式，至少一个支承元件从所述第二缺口的一侧延伸到所述第二缺口的相对一侧，并且将所述第二缺口划分成至少两段。因此能够制成这样的母线，该母线具有两段导线并且是断开的，从而无法连续地输电。按照这种方式能够节约昂贵的金属印刷介质。而且当随后用额外的金属带来桥接两段导线时，母线的功能仍然得到了保证，其中，该金属带与断开的母线并联。
本实用新型还涉及一种太阳能电池，该太阳能电池是按照如前所述的方式制造的。
附图说明
结合下面的附图说明本实用新型的其他优点和特征，图中：
图1是根据本实用新型的丝网印版的第一实施方式的第一横截面图；
图2是根据本实用新型的丝网印版的第一实施方式的第二横截面图；
图3是根据本实用新型的丝网印版的第一实施方式的俯视图；
图4是根据本实用新型的丝网印版的第二实施方式的俯视图；
图5是利用本实用新型丝网印版制造的基板的第一俯视图；
图6是利用本实用新型丝网印版制造的基板的第二俯视图；
图7是本实用新型丝网印版的第三实施方式的横截面图；
图8是本实用新型丝网印版的第三实施方式的水平剖视图；
图9是根据本实用新型的丝网印版的第三实施方式的俯视图；
图10是利用本实用新型丝网印版制造的基板的俯视图；
图11是本实用新型丝网印版的第四实施方式的横截面图；
图12是利用丝网印版的第四实施方式施加了印刷介质的基板的侧视图。
具体实施方式
图1至图3是根据本实用新型的丝网印版的第一实施方式的多个视图。图3示出丝网印版100的俯视图，其中，图1沿着以A-B表示的点划线示出横截面图，而图2沿着以C-D表示的点划线示出横截面图。丝网印版100具有第一层1，该第一层1在下文也被称为网层(Netzlage)1。可以利用刮板(未示出)沿着网层1的顶面将印刷介质送入第一缺口2。在第一缺口2中设有多个间隔件3，这些间隔件3以规则的网状结构分布在第一缺口2内，参见图3。在网层1下方存在第二层4，该第二层4在下文被称为模版层4(Schablonenlage)，在该实施方式中，模版层4与网层1一体构成。模版层4具有第二缺口5，在第二缺口5内设有支承元件6。
从图1可以看出，间隔件3与支承元件6彼此连接并一体构成。间隔件3和与其相连的支承元件6的厚度与丝网印版100的厚度7相等。当刮板顺着网层1顶面沿侧向移动并将印刷介质送入缺口2和3时，支承元件6减轻了丝网印版100垂直于刮板运动的弯曲，这是因为支承元件6支承在布置于模版层4下的承印基板上。
图2沿着图3以C-D表示的点划线示出了丝网印版100的横截面。图中可以看到第一缺口2中的间隔件3，但是在该横截面中没有示出支承元件6。因此，第二缺口5在该位置处没有支承元件6，从而印刷介质能够经由第一缺口2到达第二缺口5，并且在设置于丝网印版100下的基板上形成印线(Drucklinie)，该印线对应于第二缺口5的宽度。因此，间隔件3可以被向下压，其中，间隔件3增强了网层1的稳定性。但是，如果在第二缺口5内设有支承在基板上的支承元件6，那么印刷介质不能到达这些接触位置，从而在这些位置避免了“所述下压”，并且在该基板上没有印刷介质。这造成了对印刷介质的额外节约，在太阳能电池中，所述印刷介质通常是较为昂贵的、有传导能力的金属材料，例如银。
第一缺口2的宽度8至少为30微米，其中，间隔件3的宽度至少为10微米。图1和图3示出了支承元件6，该支承元件6的水平横截面呈圆形。从图3可以看出，支承元件6可以位于间隔件3下方，因而降低了第一缺口2或者说丝网印版100的弯曲性。支承元件6也可以设置在间隔件3的交叉点处，例如参见图4中的丝网印版100的第二实施方式，该实施方式还具有横截面呈椭圆形的支承元件。在此，就丝网印版的轻微弯曲而言，支承元件6的规则布置是有利的。
图5示出了基板9上的印刷图案。所施加的印刷介质10在丝网印版100中设置了圆形支承元件6的位置处具有裂口11。此处没有印刷介质10，从而在导电的金属印刷介质10的情况下在围绕该裂口11的区域中传导电流。这些裂口也可以呈六边形或者长方形，参见图6中的附图标记12、13和14。这些横截面呈六边形的裂口对于充分利用面积是有利的。长方形的裂口14造成在印刷介质10中的电流被中断。对应的支承元件是这样设计的，即，该支承元件从第二缺口5的一侧延伸到该第二缺口5的相对一侧，并且将该第二缺口划分成两段(参见图7至图9)。针对裂口14，印刷介质10形成了分界线30。在图6所示的实施方式中，该线笔直地延伸。当然，该分界线30同样也可以弯曲地形成。在蜂窝式裂口中，该分界线30仅部分直线式延伸。图9是丝网印版100的第三实施方式的俯视图，其中，图7沿着图9中以E-F表示的点划线示出横截面。长方形的支承元件6设置在第一缺口2下方，其中，支承元件6从第二缺口5的一侧延伸到该第二缺口的相对的另一侧。第二缺口5在该位置处完全被支承元件6贯穿，从而经由第一缺口2漏印的印刷介质在该位置处不能到达基板。第二缺口5因此被划分为第一段15和第二段16，参见图8。仅在这两段15和16中，印刷介质能够到达基板。
图10是利用本实用新型丝网印版100制造的基板的俯视图。利用印刷介质10向基板(此处为太阳能电池23)印刷具有宽度18的印制的第一金属导线17和具有宽度20的第二金属导线19。第一金属导线17是较窄的导线，其可以在太阳能电池中充当指状线。第二金属导线19是较宽的导线，其与第一金属导线17电接触并且充当母线。在图10所示的太阳能电池23中，第二金属导线19具有圆形裂口11和长方形裂口13。此外还设置裂口21，其中断第二金属导线19。这也可以利用裂口22实现。然后，按照圆形、长方形或者六边形的几何形状来施加印刷介质10，从而周围的区域形成裂口。该裂口也可以被描述为“负极”，其中，印刷介质10形成“正极”。缺口21和22可以占据较大的表面，从而仅有很小的区域被印刷介质10覆盖。这些区域足以令桥接第二金属导线的廉价金属带可以布置在其上，从而可以节约用于第二金属导线的昂贵原料。
图11示出了根据本实用新型的丝网印版100的第四实施方式的横截面。第一缺口2和第二缺口5以及间隔件3和支承元件6的表面设有涂层24。该涂层减小了印刷介质10的通过面积，从而在基板9上能够制成更纤细的线条。图12是利用丝网印版的第四实施方式施加了印刷介质10的基板9的侧视图。但是，如该视图所示，由印刷介质10制成的金属线25大约是以该宽度延伸的。该涂层具有一厚度，该厚度至少为第一缺口2或者第二缺口5的通孔26的最小横截面宽度的5％。在极端情况下，它也可以封闭该通孔26，从而完全没有印刷介质可以穿过。与迄今为止用于形成通孔的制造工艺所能够实现的相比，通过采用这种涂层可以实现更小的通孔。如果该涂层是不粘涂层，那么在通孔26的通过宽度极细的情况下，印刷介质能够良好地朝向基板9的方向通过。
具有第一层1作为网层和第二层4作为模版层的丝网印版100可以一体构成。当然，这两个层1和4仅通过缺口2和5的深度来限定。当然也可以由相同材质或不同材质的两个部分来构成第一层1和第二层4。丝网印版可以由特质钢薄膜制成，通过利用化学蚀刻来加工该特质钢薄膜得到网层2和模版层4。在一个优选实施方式中，网层具有一薄膜，该薄膜具有第一缺口2而且与模版层4相结合且牢固连接，该模版层4由基于聚乙烯醇、毛细膜或者固体残留物的光敏乳剂加工而成，或者利用结构化的电镀(优选利用镍)来生成。
Claims (12)
1.一种丝网印版，其具有带有第一缺口的第一层和带有第二缺口的第二层，其特征在于，这些缺口如此设置，即，印刷介质能够被输送经过所述第一缺口之一，并且从此出发穿过所述第二缺口之一到达能够布置在所述第二层之下的基板上，其中，在所述第一缺口中设有间隔件，并且在所述第二缺口中设有支承元件，其中，所述间隔件与所述支承元件彼此连接，并且至少一个间隔件与支承元件一起具有一个厚度，所述厚度等于所述丝网印版的厚度，其中，支承元件支承至少一个位于其上的间隔件，其中，所述间隔件之一的竖向剖面不同于所述支承元件之一的竖向剖面。
2.根据权利要求1所述的丝网印版，其特征在于，所述第一缺口或者所述第二缺口的宽度至少为30微米。
3.根据权利要求1或2所述的丝网印版，其特征在于，所述间隔件或者所述支承元件的宽度至少为10微米。
4.根据权利要求1或2所述的丝网印版，其特征在于，所述间隔件或者所述支承元件的宽度最大为20微米。
5.根据权利要求1或2所述的丝网印版，其特征在于，所述支承元件具有圆形、六边形或者长方形的横截面。
6.根据权利要求1或2所述的丝网印版，其特征在于，这些间隔件彼此之间的间距为30微米至100微米。
7.根据权利要求1或2所述的丝网印版，其特征在于，所述缺口和所述间隔件或者所述支承元件的表面设有涂层。
8.根据权利要求7所述的丝网印版，其特征在于，所述涂层的厚度等于所述第一缺口或所述第二缺口的最小横截面宽度的至少5％。
9.根据权利要求8所述的丝网印版，其特征在于，所述涂层对水的接触角在0°到90°的范围内。
10.根据权利要求8所述的丝网印版，其特征在于，所述涂层对水的接触角在从90°到150°的范围内。
11.根据权利要求1或2所述的丝网印版，其特征在于，至少一个支承元件从所述第二缺口的一侧延伸到所述第二缺口的相对一侧，并且将所述第二缺口划分成至少两段。
12.一种太阳能电池，其特征在于，所述太阳能电池是利用根据权利要求1 或2所述的丝网印版制成的。
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