DE112018004186T5

DE112018004186T5 - Fertigungsprozesse für effektiv transparente Kontakte

Info

Publication number: DE112018004186T5
Application number: DE112018004186.7T
Authority: DE
Inventors: Rebecca Saive; Harry A. Atwater; Sisir Yalamanchili; Colton Bukowski; Thomas Russel
Original assignee: California Institute of Technology CalTech
Current assignee: California Institute of Technology CalTech
Priority date: 2017-08-17
Filing date: 2018-08-17
Publication date: 2020-05-07
Also published as: US10700234B2; JP2020532097A; DE112018004186T8; WO2019035094A1; US20190074401A1; KR20200040798A; US20200152821A1

Abstract

Bei herkömmlichen Solarzellen mit Metallkontakten geht ein nicht unerheblicher Anteil der eingehenden Solarleistung entweder durch Absorption oder Reflexion bei Interaktion mit den Kontakten verloren. Effektiv transparente Kontakte („ETCs“) für Solarzellen können als dreidimensionale Kontakte bezeichnet werden, die gestaltet wurden, um eingehendes Licht auf eine lichtabsorbierende Oberfläche einer Solarzelle umzuleiten. Bei vielen Ausführungsformen weisen die ETCs dreieckige Querschnitte auf. Solche ETCs können auf eine lichtabsorbierende Oberfläche platziert werden, sodass mindestens eine der Seiten einen Winkel mit der lichtabsorbierenden Oberfläche ausbildet. Bei dieser Konfiguration können die ETCs einfallendes Licht auf die lichtabsorbierende Oberfläche umleiten, wodurch im Vergleich zu herkömmlichen Solarzellen der Reflexionsverlust abgeschwächt oder eliminiert wird. Wenn sie gemäß einer Anzahl von Ausführungsformen der Erfindung gebaut werden, können ETCs effektiv transparent und hoch leitfähig sein.

Description

Diese Erfindung erfolgte mit Regierungsunterstützung unter der bewilligten Subvention Nr. DE EE0004946 / T-113750, bewilligt von dem Department of Energy, und Subvention Nr. EEC1041895, bewilligt von der National Science Foundation. Die Regierung besitzt gewisse Rechte an der Erfindung.
QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Die aktuelle Anmeldung nimmt nach 35 U.S.C. § 119 (e) den Nutzen und die Priorität der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 62/546,746 mit dem Titel „Fabrication Processes for Effectively Transparent Contacts“, eingereicht am 17. August 2017, in Anspruch. Die Offenbarung der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 62/546,746 ist hier für alle Zwecke durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit eingeschlossen.
GEGENSTAND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Fertigungsprozesse für Kontakte für Solarzellen und speziell auf effektiv transparente Kontakte.
HINTERGRUND
Photovoltaik bezeichnet eine Klasse von Verfahren zum Umwandeln von Licht in Elektrizität unter Verwendung des photovoltaischen Effekts. Aufgrund technologischer Fortschritte in jüngsten Jahren wird die Photovoltaik eine praktikablere, kohlenstofffreie Quelle für die Elektrizitätserzeugung. Ein photovoltaisches System setzt typischerweise eine Anordnung von Solarzellen ein, um elektrische Leistung zu generieren. Solarzellen können aus einer Vielfalt von Halbleitern hergestellt werden, typischerweise einer siliziumbasierten Struktur, die als Substrat fungiert, und können vordere und hintere Kontakte umfassen, die verwendet werden, um Strom aus der Solarzelle heraus zu leiten. Der Umwandlungsprozess involviert die Absorption von Lichtstrahlen durch die sogenannte aktive Region der Solarzelle, wodurch Elektronen in dem Substrat zu einem höheren Energiezustand erregt werden können. Die Erregung erlaubt den Elektronen, sich als elektrischer Strom zu bewegen, der zu einer externen Schaltung extrahiert und gespeichert werden kann.
ÜBERSICHT DER ERFINDUNG
Eine Ausführungsform umfasst ein Verfahren zum Fertigen von Solarzellen, die effektiv transparente Kontakte einschließen, wobei das Verfahren das Bereitstellen einer lichtabsorbierenden Oberfläche, das Bereitstellen eines Formstempels, wobei eine der Oberflächen des Formstempels eine Vielzahl von Rillen definiert, und das Ausbilden von effektiv transparenten Kontakten auf der lichtabsorbierenden Oberfläche unter Verwendung des Formstempels umfasst.
In einer anderen Ausführungsform umfasst die lichtabsorbierende Oberfläche Metallkontakte, umfasst die Vielzahl von Rillen parallele Rillen, die eine Periodizität aufweisen, die mit der Periodizität der Metallkontakte übereinstimmt, und werden die effektiv transparenten Kontakte auf der Oberseite der Metallkontakte ausgebildet.
In einer weiteren Ausführungsform werden die effektiv transparenten Kontakte durch Folgendes ausgebildet: Aufbringen einer leitfähigen Farbe auf die Metallkontakte, Platzieren des Formstempels in Kontakt mit der lichtabsorbierenden Oberfläche, sodass die leitfähige Farbe die hohlen Kanäle füllt, die durch die Vielzahl von Rillen und die lichtabsorbierende Oberfläche ausgebildet werden, Aushärten der leitfähigen Farbe und Entfernen des Formstempels, sodass die ausgehärtete, leitfähige Farbe auf den Metallkontakten verbleibt.
In noch einer anderen Ausführungsform umfasst die lichtabsorbierende Oberfläche Metallkontakte in einem Verzweigungsmuster, wobei sich die Breite des Metallkontakts nach jeder Verzweigungsgabelung reduziert, umfasst die Vielzahl von Rillen Rillen, die mit dem Muster der Metallkontakte übereinstimmen, und werden die effektiv transparenten Kontakte auf der Oberseite der Metallkontakte ausgebildet.
In noch einer weiteren Ausführungsform werden die effektiv transparenten Kontakte durch Folgendes ausgebildet: Füllen der Vielzahl von Rillen mit leitfähiger Farbe, Platzieren des Formstempels in Kontakt mit der lichtabsorbierenden Oberfläche, sodass die Seite des Formstempels mit der gefüllten Vielzahl von Rillen an die lichtabsorbierende Oberfläche angrenzt, Aushärten der leitfähigen Farbe und Entfernen des Formstempels, sodass die ausgehärtete, leitfähige Farbe auf der lichtabsorbierenden Oberfläche verbleibt.
In noch einer anderen Ausführungsform werden die effektiv transparenten Kontakte durch Folgendes ausgebildet: Platzieren des Formstempels in Kontakt mit der lichtabsorbierenden Oberfläche, sodass die Seite des Formstempels mit der Vielzahl von Rillen an die lichtabsorbierende Oberfläche angrenzt, Füllen des durch die Vielzahl von Rillen und die lichtabsorbierende Oberfläche erzeugten Volumens mit leitfähiger Farbe, Aushärten der leitfähigen Farbe und Entfernen des Formstempels, sodass die ausgehärtete, leitfähige Farbe auf der lichtabsorbierenden Oberfläche verbleibt.
In noch einer weiteren Ausführungsform umfasst das Ausbilden der effektiv transparenten Metallkontakte ferner ein Annealing der ausgehärteten, leitfähigen Farbe nach der Entfernung des Formstempels von der lichtabsorbierenden Oberfläche.
In einer anderen zusätzlichen Ausführungsform wird die Vielzahl von Rillen mit leitfähiger Farbe unter Verwendung von Kapillarwirkung gefüllt.
In einer weiteren zusätzlichen Ausführungsform umfasst das Ausbilden der effektiv transparenten Kontakte ferner ein Durchführen einer selektiven Oberflächenbehandlung auf dem Formstempel, um die Innenseite der Vielzahl von Rillen hydrophil zu machen.
In wiederum einer anderen Ausführungsform wird die Vielzahl von Rillen mit leitfähiger Farbe unter Verwendung einer Kombination von Kapillarwirkung und einem Drucksystem gefüllt.
In wiederum einer weiteren Ausführungsform wendet das Drucksystem positiven Druck an, um die Vielzahl von Rillen mit der leitfähigen Farbe füllen.
In noch einer anderen Ausführungsform umfasst die leitfähige Farbe eine Silber-Nanopartikel-Farbe.
In noch einer weiteren Ausführungsform umfasst die leitfähige Farbe Glaspartikel.
In noch einer anderen zusätzlichen Ausführungsform umfasst das Aushärten der Silber-Nanopartikel-Farbe einen Prozess, der aus einer Gruppe ausgewählt wird, die aus Folgendem besteht: thermischem Aushärten, Ultraviolettstrahlung, auf die Nanopartikel in der Silber-Nanopartikel-Farbe abgestimmter elektromagnetischer Strahlung und Anwenden eines Stroms.
In noch einer weiteren zusätzlichen Ausführungsform umfasst der Formstempel ein Material, das aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Polydimethylsiloxan, Polymethylmethacrylat und Ethylen-Vinyl-Acetat besteht.
In wiederum einer anderen Ausführungsform umfasst die Vielzahl von Rillen parallele, dreieckige Rillen.
In wiederum einer weiteren Ausführungsform weist mindestens eine der Vielzahl von Rillen ein Tiefe-zu-Breite-Verhältnis von mindestens 2-zu-1 auf.
In noch einer anderen zusätzlichen Ausführungsform umfasst die lichtabsorbierende Oberfläche eine texturierte Oberfläche, ist der Formstempel aus Polydimethylsiloxan hergestellt, wobei das Polydimethylsiloxan so formuliert ist, dass die Elastizität des Polydimethylsiloxans die texturierte Oberfläche der absorbierenden Oberfläche ausgleicht, um eine Haftung zwischen dem Formstempel und der lichtabsorbierenden Oberfläche zu fördern.
In noch einer weiteren zusätzlichen Ausführungsform werden die effektiv transparenten Kontakte in einer Umgebung ausgebildet, die eine Temperatur von weniger als 21 °C aufweist.
In wiederum einer anderen Ausführungsform umfasst der Formstempel eine Tiefdruckrolle.
Zusätzliche Ausführungsformen und Merkmale werden teilweise in der nachfolgenden Beschreibung dargelegt und werden teilweise für Fachleute auf dem Gebiet nach der genauen Betrachtung der Patentschrift ersichtlich sein oder können durch Umsetzung der Erfindung erlernt werden. Ein weiteres Verständnis der Beschaffenheit und Vorteile der Erfindung kann durch Bezugnahme auf die verbleibenden Abschnitte der Patentschrift und die Zeichnungen, welche Teil dieser Offenbarung bilden, realisiert werden.
Figurenliste
Die Beschreibung wird mit Bezug auf die folgenden Figuren und Datengraphen in vollerem Umfang verstanden werden, die als beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung präsentiert werden und nicht als eine vollständige Wiedergabe des Umfangs der Erfindung auszulegen sind.

1 illustriert konzeptionell gemäß einer Ausführungsform der Erfindung eine Profilansicht eines Schnitts einer Solarzelle mit einem effektiv transparenten Kontakt auf der Oberseite eines standardmäßigen planaren Kontakts.
2 illustriert konzeptionell gemäß einer Ausführungsform der Erfindung eine Draufsicht einer Solarzelle mit Kontakten in einem Blattmuster.
3 illustriert konzeptionell gemäß einer Ausführungsform der Erfindung einen Herstellungsprozess zum Fertigen von effektiv transparenten Kontakten unter Nutzung eines Formstempels.
4A und 4B illustrieren konzeptionell gemäß einer Ausführungsform der Erfindung die Haftung eines Formstempels an einer texturierten Oberfläche einer Solarzelle.
5 illustriert konzeptionell gemäß einer Ausführungsform der Erfindung einen Formstempel, der einen mikrofluidischen Einlasskanal für die Aufbringung der leitfähigen Farbe enthält.
6 illustriert gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ein positives Drucksystem, das verwendet wird, um Kanäle, die aus einem Formstempel und einer Solarzelle erzeugt werden, mit einer leitfähigen Farbe zu füllen.
7A-7C illustrieren konzeptionell gemäß einer Ausführungsform der Erfindung einen Prozess zum Fertigen von ETCs auf der Oberseite von existierenden Kontakten einer Solarzelle.
8A und 8B illustrieren konzeptionell gemäß einer Ausführungsform der Erfindung einen Prozess zum Fertigen von ETCs durch Füllen eines Formstempels mit leitfähiger Farbe vor der Platzierung auf einer Solarzelle.
9A-9C illustrieren konzeptionell gemäß einer Ausführungsform der Erfindung einen Prozess zum Fertigen von ETCs durch Aufbringen von leitfähiger Farbe direkt auf die Kontakte einer Solarzelle vor der Platzierung eines Formstempels.
10 illustriert konzeptionell einen Tiefdruckprozess gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Mit Bezug auf die Zeichnungen werden Solarzellen, die effektiv transparente Kontakte einschließen, und Verfahren zum Fertigen solcher Strukturen gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung illustriert. Bei herkömmlichen Solarzellen mit Metallkontakten geht ein nicht unerheblicher Anteil der eingehenden Solarleistung entweder durch Absorption oder Reflexion bei Interaktion mit den Kontakten verloren. Effektiv transparente Kontakte („ETCs“) für Solarzellen können als dreidimensionale Kontakte bezeichnet werden, die gestaltet wurden, um eingehendes Licht auf eine lichtabsorbierende Oberfläche einer Solarzelle umzuleiten. Bei vielen Ausführungsformen weisen die ETCs dreieckige Querschnitte auf. Solche ETCs können auf eine lichtabsorbierende Oberfläche platziert werden, sodass mindestens eine der Seiten einen Winkel mit der lichtabsorbierenden Oberfläche ausbildet. Bei dieser Konfiguration können die ETCs einfallendes Licht auf die lichtabsorbierende Oberfläche umleiten, wodurch im Vergleich zu Solarzellen mit herkömmlichen Kontakten der Reflexionsverlust abgeschwächt oder eliminiert wird. Wenn sie gemäß einer Anzahl von Ausführungsformen der Erfindung gebaut werden, können ETCs effektiv transparent und hoch leitfähig sein. Die Kontakte können auch in die meisten Typen von Solarzellen eingeschlossen werden.
Solarzellen, die ETCs einschließen, können auf viele unterschiedliche Arten gefertigt werden, einschließlich durch großtechnische Herstellungstechniken. Bei vielen Ausführungsformen werden die ETCs auf der Oberseite von existierenden Kontakten auf Solarzellen gefertigt. In anderen Ausführungsformen ersetzen ETCs herkömmliche Kontakte auf den Solarzellen. Die Fertigung von ETCs kann die Verwendung eines Formstempels umfassen, der eine Vielzahl von Rillen enthält, die Querschnitte aufweisen, die den gewünschten ETC-Formen und Abmessungen entsprechen. In mehreren Ausführungsformen wird der Formstempel an einer Solarzelle platziert, sodass die Seite des Formstempels, die die Vielzahl von Rillen enthält, an der Solarzelle haftet. Der Formstempel kann mit einem Material gefüllt werden, aus dem die ETCs ausgebildet werden. Der spezifische Typ des verwendeten Materials kann von der spezifischen Anwendung abhängen. In einigen Ausführungsformen wird der Formstempel mit einer leitfähigen Farbe oder Paste gefüllt, wie etwa, aber nicht beschränkt auf Silber-Nanopartikel-Farbe. Es können viele unterschiedliche Typen von Füllverfahren implementiert werden. Des Weiteren kann der Füllprozess vor oder nach der Platzierung des Formstempels an der Solarzelle stattfinden. Das Material kann dann ausgehärtet und von dem Formstempel gelöst werden, wodurch ETCs ausgebildet werden. Solarzellen und Verfahren zum Bauen von Solarzellen, die ETCs einschließen, gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung werden unten weiter erörtert.
Effektive Transparenz
Bei herkömmlichen Solarzellen mit planaren Kontakten geht ein nicht unerheblicher Anteil der eingehenden Solarleistung entweder durch Absorption oder durch Reflexion verloren. Bei solchen Solarzellen sind nur Photonen, die auf die aktive lichtabsorbierende Oberfläche einfallen, zur Umwandlung in einen elektrischen Strom fähig. Ansätze zum Abschwächen von Solarzellenvorderseitenkontaktverlusten können die Verwendung von weniger absorbierenden, transparenten, leitfähigen Oxiden oder weniger reflexiven Metallkontakten umfassen. Das Erzielen einer verbesserten Transparenz unter Verwendung dieser Ansätze resultiert typischerweise in einer reduzierten Leitfähigkeit, was wiederum zu elektrischen Serienwiderstandsverlusten in der Solarzelle führt.
Solarzellen gemäß vielen Ausführungsformen der Erfindung schließen effektiv transparente Kontakte ein. Die Kontakte sind in dem Sinne effektiv transparent, dass sie mit dreidimensionalen Formen („3D“-Formen) ausgebildet sind, die einfallende Photonen auf die aktive lichtabsorbierende Oberfläche der Solarzelle reflektieren oder umleiten. ETCs können implementiert werden, um Verschattungsverluste und parasitäre Absorption ohne wesentliches Reduzieren der Leitfähigkeit der Kontakte relativ zu herkömmlichen planaren Grid-Fingern zu überwinden. Eine Solarzelle, die ETCs einschließt, kann mit den ETCs entweder auf der Oberseite von existierenden Kontakten oder auf der lichtabsorbierenden Oberfläche gefertigt werden. 1 illustriert konzeptionell gemäß einer Ausführungsform der Erfindung eine Profilansicht eines Schnitts einer Solarzelle mit einem ETC auf der Oberseite eines standardmäßigen planaren Kontakts. Wie gezeigt, umfasst die Solarzelle 100 einen planaren Kontakt 102, einen ETC 104 mit dreieckigem Querschnitt, der gestaltet ist, um einfallendes Licht 106 auf eine aktive lichtabsorbierende Oberfläche 108 der Solarzelle umzuleiten. Auf diese Weise kann der ETC mit dreieckigem Querschnitt als effektiv transparent arbeiten.
Obwohl oben Kontakte mit dreieckigem Querschnitt mit Bezug auf die in 1 illustrierte Solarzelle beschrieben werden, können beliebige einer Vielfalt von ETCs, die Profile aufweisen, die einfallende Strahlung auf eine für die Anforderungen von spezifischen Solarzellenanwendungen passende Weise umleiten, gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung genutzt werden. ETC-Gestaltungen und Implementationen werden in der US-Patentanmeldung Nr. 15/144,807 mit dem Titel „Solar Cells and Methods of Manufacturing Solar Cells Incorporating Effectively Transparent 3D Contacts“ und US-Patentanmeldung Nr. 15/453,867 mit dem Titel „Encapsulated Solar Cells that Incorporate Structures that Totally Internally Reflect Light Away from Front Contacts and Related Manufacturing Methods“ allgemein erörtert. Die Offenbarungen der US-Patentanmeldung Nr. 15/144,807 und 15/453,867 sind hiermit in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme eingeschlossen.
Konstruktionen für effektiv transparente Kontakte
Effektiv transparente Kontakte gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung können in einer Vielfalt von Formen, Größen und Mustern gefertigt werden. Bei gewissen Ausführungsformen können die dreieckigen Querschnitte gleichseitige Dreiecke (die eine Basis aufweisen, die breiter als die Höhe des Dreiecks ist), gleichschenklige Dreiecke, rechtwinklige Dreiecke, ungleichseitige Dreiecke oder stumpfwinklige Dreiecke sein. Bei verschiedenen Ausführungsformen sind die Dreiecke so gebaut, dass sie eine Höhe aufweisen, die größer als die Basisbreite der Dreiecke ist (d. h. die Oberfläche, die der lichtabsorbierenden Oberfläche am nächsten ist, weist eine Breite auf, die kleiner ist als die Höhe, auf die sich das Dreieck über der lichtabsorbierenden Oberfläche erstreckt). Bei vielen Ausführungsformen weist eine Oberfläche des ETC eine Parabelform auf. Bei anderen Ausführungsformen können beliebige von einer Vielfalt von Oberflächenformen genutzt werden, die auf die Kontakte einfallendes Licht auf die lichtabsorbierenden Oberflächen der Solarzellen umleiten.
ETCs können mit stark variierenden Abmessungen gefertigt werden, die von den spezifischen Anforderungen einer gegebenen Anwendung abhängen können. Bei vielen Ausführungsformen weisen die ETCs dreieckige Querschnitte mit einem Höhe-zu-Basis-Verhältnis von mindestens 2 : 1 auf, wobei die Basisseite in Bezug auf die Oberfläche der Solarzelle parallel liegt. Bei weiteren Ausführungsformen weisen die ETCs ein Höhe-zu-Basis-Verhältnis von mindestens 3 : 1 auf. Bei einigen Ausführungsformen werden die ETCs beispielsweise gefertigt, um ungefähr 10 Mikrometer breit und ungefähr 30 Mikrometer hoch zu sein. Wie leicht zu erkennen ist, können die Abmessungen der zu fertigenden ETCs von den spezifischen Anforderungen einer gegebenen Anwendung abhängen. Unterschiedliche Fertigungsprozesse können unterschiedliche Höhe-zu-Basis-Verhältnisse erlauben. Solche Unterschiede in Querschnittsformen und Größen können die effektive Transparenz der ETCs beeinflussen. Darüber hinaus erlauben Prozesse gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung die Fertigung von ETCs mit Linienbreiten von weniger als 10 Mikrometer.
Es kann eine große Vielfalt von ETC-Mustern gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung implementiert werden. Bei vielen Ausführungsformen können die ETCs in einem Muster gefertigt werden, das mit dem Muster von existierenden Kontakten einer Solarzelle übereinstimmt. Bei einigen Ausführungsformen werden die ETCs auf den Kontaktfingern einer Solarzelle in einer parallelen Konfiguration von dreieckigen Prismen gefertigt. ETCs können auch ausgebildet werden, um eine konische Breite und/oder konische Höhe aufzuweisen. Durch Reduzieren der Kanalgröße können Kapillarkräfte verstärkt werden. Wie in den Abschnitten unten erörtert werden wird, können Kapillarkräfte verwendet werden, um den Füllprozess bei der Fertigung von ETCs zu unterstützen. Zusätzlich zum Verstärken der Kapillarkräfte kann die Materialverwendung reduziert werden. Bei einer Anzahl von Ausführungsformen wird ein ETC mit einem dreieckigen Querschnitt auf der Sammelschiene einer Solarzelle ausgebildet. Sammelschienen-ETCs, die gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung ausgebildet werden, können Merkmalgrößen von wenigen Mikrometern aufweisen. Es können mehrere dreieckig geformte Sammelschienen verwendet werden, um einen ausreichenden Schichtwiderstand bereitzustellen. Bei mehreren Ausführungsformen werden die Größen der Sammelschienen auf Mesoskala reduziert, um eine ausreichende optische Transparenz und Umleitung für eingehendes Licht bereitzustellen.
Bei einer Anzahl von Ausführungsformen können die ETCs und existierende Kontakte auf der Solarzelle in einem Verzweigungsmuster ausgebildet werden. Bei weiteren Ausführungsformen wird die Breite von jeder Rille oder jedem Kontakt mit tiefer werdender Verzweigung schmaler. Ein solches Muster kann helfen, den Füllprozess durch Verstärkung der Kapillarkräfte zu erleichtern. Bei mehreren Ausführungsformen sind die Verzweigungen entweder senkrecht oder parallel zueinander. Bei anderen Ausführungsformen ist das Verzweigungsmuster ein Blattmuster, sodass der Verzweigungswinkel unterschiedlich sein kann. Bei weiteren Ausführungsformen werden die Verzweigungswinkel ausgewählt, um die Kapillarkräfte zu verstärken. 2 illustriert konzeptionell gemäß einer Ausführungsform der Erfindung eine Draufsicht einer Solarzelle mit Kontakten in einem Blattmuster. Wie gezeigt, umfasst die Solarzelle 200 eine Sammelschiene 202 und ein Verzweigungsblattmuster von Fingern 204.
Obwohl oben spezifische Kontaktgestaltungen erörtert werden, können beliebige einer Vielfalt von unterschiedlichen Kontaktformen und -mustern verwendet werden, um die Umleitung von eingehendem Licht zu erleichtern und/oder die Füllmechanismen zu verstärken, wie etwa, aber nicht beschränkt auf Erhöhen der Kapillarkräfte.
Fertigungsprozesse für Solarzellen, die effektiv transparente Kontakte einschließen
Solarzellen, die ETCs einschließen, können auf viele unterschiedliche Arten gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung gefertigt werden. Eine Solarzelle kann ETCs einschließen, indem die ETCs entweder auf der Oberseite von existierenden planaren Kontakten oder auf der Oberseite der lichtabsorbierenden Oberfläche einer Solarzelle gefertigt werden. Viele Fertigungsprozesse umfassen die Verwendung eines Formstempels, der Rillen mit Querschnitten aufweist, die den gewünschten ETC-Strukturen entsprechen, die zu fertigen sind. Formstempel gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung können aus verschiedenen Materialien hergestellt werden, wie etwa, aber nicht beschränkt auf Polydimethylsiloxan („PDMS“), Polymethylmethacrylat („PMMA“), Ethylen-Vinyl-Acetat („EVA“) und andere geeignete Polymere. Bei vielen Ausführungsformen wird der Formstempel als Kopie einer Stammform ausgebildet. Die Stammform kann unter Verwendung von verschiedenen Mikrofertigungstechniken ausgebildet werden. Bei einigen Ausführungsformen werden zusätzliche Herstellungstechniken auf Mikroskala genutzt, um die gewünschten Strukturen auf der Stammform auszubilden. Bei anderen Ausführungsformen können selektive Ätztechniken, wie etwa, aber nicht beschränkt auf Trockenätzen, verwendet werden, um die Stammform auszubilden. Ein Formstempel kann dann als Relief von der Stammform unter Verwendung von standardmäßigen Formtechniken ausgebildet werden.
Bei Ausführungsformen, bei denen die ETCs auf der Oberseite von existierenden Kontakten gefertigt werden, wird der Fertigungsprozess als sekundärer Metallisierungsschritt in den Gesamtfertigungsprozess für die Fertigung der Solarzelle eingeführt. Der sekundäre Schritt kann in existierende Prozesse für das Fertigen von Solarzellen integriert werden. Bei einer herkömmlichen Solarzelle können Metallkontakte einen ohmschen Kontakt mit dem Halbleitermetall unterhalb des Kontakts ausbilden. Sobald diese Kontakte ausgebildet sind, kann der sekundäre Metallisierungsschritt eingeführt werden, um ausgerichtete ETCs auf der Oberseite der existierenden Metallkontakte zu integrieren, um Schattenverluste abzuschwächen und die elektrische Leitfähigkeit zu verbessern.
Ein Herstellungsprozess zum Fertigen von ETCs unter Nutzung eines Formstempels gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird in 3 konzeptionell illustriert. Der Prozess 300 kann das Bereitstellen (302) einer Solarzelle umfassen. Bei vielen Ausführungsformen enthält die Solarzelle existierende planare Kontakte. Solarzellen können unter Verwendung von herkömmlichen Techniken gefertigt werden, die auf dem Gebiet bekannt sind. Ein Formstempel kann bereitgestellt werden (304). Formstempel gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung können ein Muster aus Rillen enthalten. Bei Ausführungsformen, bei denen die Solarzelle planare Kontakte enthält, können die Rillen so gestaltet sein, dass sie eine Periodizität aufweisen, die mit der Periodizität der existierenden planaren Kontakte übereinstimmt. Es kann eine beliebige Anzahl von Verfahren zum Fertigen von Formstempeln, wie die oben beschriebenen, genutzt werden.
Der Formstempel (306) kann auf die Solarzelle platziert werden. Bei Ausführungsformen, bei denen die Solarzelle existierende Kontakte enthält, kann der Formstempel so platziert werden, dass die Rillen ausgerichtet und mit den planaren Kontakten in Kontakt sind, wodurch oberhalb von jedem planaren Kontakt ein Kanal ausgebildet wird, den die leitfähige Farbe füllen kann. Bei vielen Ausführungsformen ist das Material des Formstempels und der Oberfläche der Solarzelle adäquat, um eine ausreichende Haftung zu fördern, sodass die leitfähige Farbe nicht aus den ausgebildeten Kanälen austreten kann. Bei einigen Ausführungsformen kann Druck angewandt werden, um den Formstempel und die Solarzelle zusammenzuhalten. Bei weiteren Ausführungsformen kann ein Klemmmechanismus verwendet werden, um den Formstempel und die Solarzelle zusammenzuhalten. Abhängig von der Elastizität des Formstempels und der strukturellen Integrität der Solarzelle kann der Druck entsprechend angepasst werden, um zu verhindern, dass die Solarzelle beschädigt wird.
Bei vielen Ausführungsformen enthält die Solarzelle eine texturierte Oberfläche. Bei solchen Ausführungsformen kann der Formstempel gefertigt werden, um eine Elastizität und Weichheit aufzuweisen, die dem Stempel helfen, an der texturierten Oberfläche zu haften. Beispielsweise können die Elastizität und Weichheit von PDMS-Formstempeln während des Fertigungsprozesses durch Anpassen des Verhältnisses zwischen PDMS-Basis und Aushärtemittel angepasst werden. Bei einer Anzahl von Ausführungsformen umfassen die PDMS-Formulierungen Gewichtsverhältnisse zwischen Basis und Aushärtemittel im Bereich von 5 : 1 bis 25 : 1. Wie leicht zu erkennen ist, kann das genutzte, spezifische Gewichtsverhältnis zwischen Basis und Aushärtemittel von dem Grad der texturierten Oberfläche der Solarzelle abhängen. Typischerweise können mehrere texturierte Oberflächen weichere Formstempel erfordern. Bei einigen Ausführungsformen enthält die texturierte Oberfläche Merkmale mit Spitze-zu-Spitze-Abständen von mindestens zwei Mikrometern. Bei solchen Ausführungsformen kann ein Verhältnis von 25 : 1 zwischen Basis und Aushärtemittel von PDMS verwendet werden, um einen weichen Formstempel auszubilden, der an der texturierten Oberfläche haften kann.
4A und 4B illustrieren konzeptionell gemäß einer Ausführungsform der Erfindung einen an einer texturierten Oberfläche einer Solarzelle haftenden Formstempel. Wie gezeigt, enthält die Solarzelle 400 eine texturierte Oberfläche 402. Ein PDMS-Formstempel 404 kann mit einer hohen Elastizität formuliert werden, sodass eine Haftung an der texturierten Oberfläche 402 erzielt werden kann.
Die ausgebildeten Kanäle können mit der leitfähigen Farbe gefüllt werden (308). Es können viele unterschiedliche Typen von leitfähiger Farbe verwendet werden, um ETCs gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung auszubilden. Bei vielen Ausführungsformen wird Silber-Nanopartikel-Farbe verwendet, um die ETCs auszubilden. Bei vielen Ausführungsformen werden dem leitfähigen Farbgemisch Glaspartikel hinzugefügt. Bei Ausführungsformen, bei denen die ETCs auf der Oberseite von planaren Kontakten ausgebildet werden, können die Glaspartikel in dem leitfähigen Farbgemisch helfen, eine adäquate Haftung zwischen den ETCs und den existierenden Kontakten zu fördern.
Es können verschiedene Verfahren angewandt werden, um sicherzustellen, dass die leitfähige Farbe den Kanal wie gewünscht füllt. Bei vielen Ausführungsformen erlauben die kleinen Merkmalsgrößen der Kanäle, die Kanäle durch Kapillarkräfte mit der leitfähigen Farbe zu füllen. Bei einer Anzahl von Ausführungsformen wird der Formstempel geneigt und wird Schwerkraft verwendet, um die Rillen mit leitfähiger Farbe zu füllen. Bei mehreren Ausführungsformen enthält der Formstempel mindestens ein Durchgangsloch, das mit den Rillen verbunden ist, über das die Kanäle mit der leitfähigen Farbe gefüllt werden können. 5 illustriert konzeptionell einen solchen Formstempel. Wie gezeigt, umfasst der Formstempel 500 einen Einlassmikrokanal 502 zur Farbaufbringung. Bei einigen Ausführungsformen wird ein Drucksystem verwendet, um das Füllen zu erleichtern und/oder die Kapillarkräfte zu verstärken. Der durch ein solches externes System bereitgestellte Druck kann individuell auf jeden Kanal angewandt werden, um homogene Druckprofile zu fördern. Die andere Seite des Formstempels kann geöffnet werden, um Luft aus den Kanälen zu entfernen. Für solche Prozesse können entweder positive oder negative Drucksysteme verwendet werden. Bei mehreren Ausführungsformen wird beispielsweise ein Vakuumsystem verwendet, um das Füllen zu erleichtern.
6 illustriert gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ein positives Drucksystem, das verwendet wird, um Kanäle, die aus einem Formstempel und einer Solarzelle erzeugt werden, mit einer leitfähigen Farbe zu füllen. Wie gezeigt, enthält das System 600 einen Farbbehälter/ein positives Drucksystem 602, der/das zum Füllen der Kanäle 604, die durch einen Formstempel 606 und eine Solarzelle 608 ausgebildet werden, fähig ist. Der Farbbehälter/das positive Drucksystem 602 spritzt Farbe in eine Seite der Kanäle ein, während Luft von der entgegengesetzten Seite entweicht.
Bei vielen Ausführungsformen wird eine selektive Oberflächenbehandlung auf dem Formstempel durchgeführt, um die Oberflächenenergie der behandelten Oberflächen zu ändern. Eine solche Behandlung kann durchgeführt werden, um die Innenseite des Kanals hydrophil zu machen, wodurch die Kapillarwirkung verstärkt wird. Oberflächenbehandlungen können eine Sauerstoffplasmabehandlung und Isopropylalkoholbehandlung umfassen, aber sind nicht darauf beschränkt.
Die Umgebungsbedingungen haben darauf Einfluss, ob der Füllprozess erfolgreich ist. Durch Verringern der relativen Feuchtigkeit kann beispielsweise die Kapillarwirkung vergrößert werden. Als solches werden bei vielen Ausführungsformen die Kanäle in einer Umgebung mit einem relativen Feuchtigkeitspegel von weniger als 20 % gefüllt. Bei einigen Ausführungsformen wird die Temperatur der Umgebung angepasst, um die Kapillarwirkung zu verstärken. Bei weiteren Ausführungsformen kann der Füllprozess in einer Umgebung stattfinden, die unter der Raumtemperatur oder unter 21 °C liegt. Solche Bedingungen können durch Durchführen des Prozesses in einer Glove-Box reguliert werden, in der die Bedingungen leichter gesteuert werden können. Wie leicht zu erkennen ist, können die spezifischen Umweltbedingungen von dem spezifischen Typ der genutzten leitfähigen Farbe abhängen.
Nachdem die Kanäle adäquat gefüllt sind, kann die leitfähige Farbe ausgehärtet werden (310). In vielen Fällen wird die leitfähige Farbe durch Entfernen der Lösungsmittel in dem Gemisch ausgehärtet. Abhängig von dem Typ der verwendeten leitfähigen Farbe können ein oder mehrere passende Aushärteprozesse genutzt werden. Aushärteprozesse für leitfähige Farbe, die Nanopartikel enthält, können beispielsweise elektromagnetische Strahlung mit einer gewissen Wellenlänge, die mit den Nanopartikeln in Resonanz steht, wodurch Hitze erzeugt wird, umfassen, sind aber nicht darauf beschränkt. Andere Aushärteprozesse können die Anwendung von Hitze, Ultraviolettstrahlung und die Anwendung eines Stroms umfassen, sind aber nicht darauf beschränkt. Der Grad dieser Aushärteprozesse kann auch von der verwendeten spezifischen, leitfähigen Farbe abhängen. Bei einigen Ausführungsformen wird ein thermisches Aushärten auf der leitfähigen Farbe bei Temperaturen von mindestens 100 °C durchgeführt, um die Lösungsmittel in der leitfähigen Farbe zu entfernen.
Nach dem Aushärteprozess kann der Formstempel entfernt werden (312), wobei die ausgehärtete, leitfähige Farbe oder ausgebildete ETCs auf der Oberseite der planaren Kontakte zurückgelassen werden. Die ausgebildeten ETCs können optional annealt werden (314), um den Gridline-Widerstand von individuellen ETCs zu reduzieren. Bei einigen Ausführungsformen wird der Annealingschritt gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung bei einer höheren Temperatur durchgeführt als ein typischer thermischer Aushärteprozess.
7A-7C illustrieren konzeptionell gemäß einer Ausführungsform der Erfindung einen Prozess zum Fertigen von ETCs auf der Oberseite von existierenden Kontakten einer Solarzelle. Wie gezeigt, umfasst der Prozess die Nutzung eines Ausrichtungssystems 700 zum Ausrichten und Platzieren eines Formstempels 702 auf der Oberseite einer Solarzelle 704, die existierende planare Kontakte 706 aufweist. Nachdem er platziert wurde, bildet der Formstempel 702 mit der Solarzelle 704 Kanäle aus 708, die dann unter Verwendung eines mikrofluidischen Ausgabegeräts 710 ( 7B) gefüllt werden. Ein Heizgerät 712 wird verwendet, um die Solarzelle 704 zu erhitzen, und wendet auf die angrenzende, leitfähige Farbe thermische Energie an, um Lösungsmittel aus der Farbe zu entfernen. Der Formstempel 702 wird dann entfernt, wobei die ETCs 714 zurückgelassen werden (7C).
Obwohl 3 und 7A-7C eine spezifische Klasse von Prozessen zum Fertigen von ETCs illustrieren, kann eine beliebige Anzahl von unterschiedlichen Verfahren genutzt werden. Bei vielen Ausführungsformen werden beispielsweise die Rillen eines Formstempels mit einer leitfähigen Farbe gefüllt, bevor der Stempel an der Solarzelle platziert wird. Der Füllprozess kann beliebige der oben beschriebenen Prozesse umfassen, wie etwa, aber nicht beschränkt auf die Verwendung von Kapillarkräften. Bei einigen Ausführungsformen wird ein Ausgabesystem genutzt, um die Rillen zu füllen. Das Ausgabesystem kann eine oder mehrere Düsen umfassen, die konfiguriert sind, um die leitfähige Farbe aufzubringen. Bei weiteren Ausführungsformen ist jede individuelle Düse konfiguriert, um sich zeitgleich über der Länge einer Rille entlang zu bewegen und diese zu füllen. Bei mehreren Ausführungsformen ist das Ausgabesystem stationär, während der Formstempel fährt. Bei anderen Ausführungsformen bringt das Ausgabesystem die leitfähige Farbe an einem gewissen Punkt entlang der Länge der Rille kontinuierlich auf, bis die Rille gefüllt ist. Wenn das System Farbe aufbringt, kann die Kapillarwirkung bewirken, dass die aufgebrachte Farbe die Länge der Rille füllt. Bei weiteren Ausführungsformen ist der Formstempel aus einem Elastomermaterial hergestellt und kann gedehnt, gebogen und/oder verdreht werden, um die Querschnittsform der Rillen zu verändern. Solche Verkrümmungen der Form können den Füllprozess erleichtern.
8A und 8B illustrieren konzeptionell gemäß einer Ausführungsform der Erfindung einen Prozess zum Fertigen von ETCs durch Füllen eines Formstempels mit leitfähiger Farbe vor der Platzierung auf einer Solarzelle. Wie gezeigt, wird ein System aus Farbdüsen 800 verwendet, um einen Formstempel 802 mit leitfähiger Farbe zu füllen. 8B zeigt, dass eine Solarzelle 804 dann oberhalb des Formstempels 802 platziert werden kann, sodass die leitfähige Farbe mit der Solarzelle 804 in Kontakt ist. Es kann dann ein Aushärteprozess angewandt werden und der Formstempel 802 kann entfernt werden, um ausgebildete ETCs zurückzulassen.
Eine andere Klasse von Prozessen zum Fertigen von ETCs umfasst einen direkten Aufbringungsschritt. Bei solchen Ausführungsformen kann leitfähige Farbe direkt auf die planaren Kontakte aufgebracht werden. Angesichts des typischen Maßstabs der ETC-Strukturen muss gewöhnlich nur eine kleine Menge an leitfähiger Farbe aufgebracht werden. Bei vielen Ausführungsformen wird die leitfähige Farbe als Mikrotröpfchen auf die Sammelschiene der Solarzelle aufgebracht. Bei anderen Ausführungsformen wird die leitfähige Farbe neben dem aktiven Bereich der Solarzelle aufgebracht. Es kann dann ein Formstempel ausgerichtet und an der Solarzelle mit der Rillenseite an den existierenden Kontakten platziert werden. Die Rillen können die leitfähigen Farbmikrotröpfchen auffangen und Kapillarkräfte können bewirken, dass die Farbe die durch die Rillen und existierenden Kontakte ausgebildeten Kanäle füllt. Bei einer Anzahl von Ausführungsformen umfasst der Prozess das Bewegen des Formstempels, um ETCs über einen großen Bereich auszubilden. Bei mehreren Ausführungsformen werden mehrere Formstempel verwendet, um ETCs über einen großen Bereich auszubilden. Der Fertigungsprozess kann dann ähnlich wie die oben beschriebenen Prozesse fortgesetzt werden.
Bei einigen Ausführungsformen kann eine Oberflächenfunktionalisierung auf den Solarzellen durchgeführt werden, sodass sich die Farbe an einer gewünschten Position ansammelt. Das Kontakt-Grid kann zum Beispiel behandelt werden, um hydrophil zu sein, während die Bereiche dazwischen konfiguriert sind, um hydrophob zu sein. Bei weiteren Ausführungsformen können auf die Solarzelle Vibrationen ausgeübt werden, um die Bewegung der Farbtröpfchen zu den gewünschten Bereichen zu unterstützen. Bei einer Anzahl von Ausführungsformen kann Gasdruck, wie etwa, aber nicht beschränkt auf die Verwendung eines Schutzgases, verwendet werden, um Farbtröpfchen zu einem gewünschten Zustand zu blasen.
9A-9C illustrieren konzeptionell gemäß einer Ausführungsform der Erfindung einen Prozess zum Fertigen von ETCs durch Aufbringen von leitfähiger Farbe direkt auf die Kontakte einer Solarzelle vor der Platzierung eines Formstempels. 9A zeigt eine Draufsicht einer Solarzelle 900, die eine Sammelschiene 902 und Kontaktfinger 904 aufweist. Mikrotröpfchen von leitfähiger Farbe 906 können auf die Sammelschiene 902 aufgebracht werden (9B). Ein Formstempel kann dann an der Solarzelle 900 platziert werden. Über die Mechanismen, wie etwa die oben beschriebenen, füllt die aufgebrachte Farbe die durch den Formstempel erzeugten Kanäle. Sobald ein Aushärteprozess angewandt wird und der Formstempel entfernt wird, verbleibt ein Muster aus leitfähiger Farbe 908 auf der Oberseite der Sammelschiene 902 und den Kontaktfingern 904.
Bei einigen Ausführungsformen wird eine Opferschicht auf die Solarzelle aufgetragen. ETCs können unter Verwendung von beliebigen der oben erwähnten Verfahren aufgebracht werden. Bei solchen Ausführungsformen ist ein selektives Füllen des Formstempels innerhalb der Rillen nicht notwendig, da die Opferschicht weggeätzt werden kann, um Rückstände zwischen den ETCs zu entfernen.
Bei vielen Ausführungsformen wird ein Tiefdruckprozess genutzt, um ETCs auszubilden. Bei solchen Ausführungsformen ist der Formstempel grundsätzlich eine Tiefdruckrolle. Die Rolle kann Rillen mit Abmessungen umfassen, die den gewünschten Abmessungen der auszubildenden ETCs entsprechen. Bei einer Anzahl von Ausführungsformen sind die Rillen beabstandet, um mit existierenden Kontakten auf der Solarzelle übereinzustimmen. Während des Fertigungsprozesses können die Rillen mit leitfähiger Farbe, wie etwa, aber nicht beschränkt auf Silber-Nanopartikel-Farbe, gefüllt oder selektiv gefüllt werden. Füllmechanismen wie die oben beschriebenen können angewandt werden. Leitfähige Farbe kann beispielsweise auf einen kleinen lokalen Bereich einer Rille auf der Tiefdruckrolle aufgebracht werden. Sobald sich die Tiefdruckrolle über die Solarzelle bewegt, können die kleinen durch die Rillen und existierenden Kontakte erzeugten Querschnitte eine Kapillarwirkung bewirken, um das Füllen der Kanäle zu erleichtern. Alternativ kann die leitfähige Farbe auf die existierenden Kontakte der Solarzelle aufgebracht werden. Bei einigen Ausführungsformen wird die Solarzelle erhitzt, sodass, wenn die mit Farbe gefüllten Rillen mit der Oberfläche der Solarzelle in Kontakt kommen, Lösungsmittel in der Farbe entfernt werden kann. Somit wird die Farbe aufgebracht, wenn sich die Tiefdruckrolle über die Solarzelle bewegt. Bei mehreren Ausführungsformen kann die Tiefdruckrolle erhitzt werden, um den Lösungsmittelentfernungsprozess zu erleichtern und eine bessere Aufbringung zu erlauben. Bei einigen Ausführungsformen wird ultraviolettaushärtende Farbe verwendet. Wenn sich die Tiefdruckrolle über die Solarzelle bewegt, kann Ultraviolettlicht verwendet werden, um die Farbe auszuhärten, sodass die Farbe auf die Solarzelle aufgebracht wird.
10 illustriert konzeptionell einen Tiefdruckprozess gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Wie gezeigt, benutzt der Prozess 1000 eine Tiefdruckrolle 902 und eine Ausgabedüse 1004, um ein Muster von ETCs 1006 auf einer Solarzelle 1008 auszubilden. Wenn die Tiefdruckrolle 1002 über die Solarzelle 1008 rollt, ist die Ausgabedüse 1004 konfiguriert, um eine oder mehrere der Rillen 1010 der Tiefdruckrolle 1002 zu füllen. Zeitgleich kann unter Verwendung eines Aushärtemechanismus wie oben beschrieben die leitfähige Farbe innerhalb einer gefüllten Rille auf die Solarzelle 1008 aufgebracht werden, um einen ETC 1006 auszubilden.
Während die obige Beschreibung viele spezifische Ausführungsformen der Erfindung enthält, sollten sie nicht als Beschränkungen hinsichtlich des Umfangs der Erfindung ausgelegt werden, sondern eher als Beispiele einer Ausführungsform von dieser. Es versteht sich daher, dass die vorliegende Erfindung auf andere Weise umgesetzt werden kann als spezifisch beschrieben, ohne von dem Umfang und Wesen der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Somit sollten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in jeder Hinsicht als illustrativ und nicht beschränkend angesehen werden. Demgemäß soll der Umfang der Erfindung nicht durch die illustrierten Ausführungsformen bestimmt werden, sondern durch die beigefügten Ansprüche und ihre Äquivalente.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 62546746 [0002]
US 15144807 [0031]
US 15453867 [0031]

Claims

Verfahren zur Fertigung von Solarzellen, die effektiv transparente Kontakte einschließen, wobei das Verfahren Folgendes beinhaltet: Bereitstellen einer lichtabsorbierenden Oberfläche; Bereitstellen eines Formstempels, wobei eine der Oberflächen des Formstempels eine Vielzahl von Rillen definiert; und Ausbilden von effektiv transparenten Kontakten auf der lichtabsorbierenden Oberfläche unter Verwendung des Formstempels.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei: die lichtabsorbierende Oberfläche Metallkontakte beinhaltet; die Vielzahl von Rillen parallele Rillen beinhaltet, die eine Periodizität aufweisen, die mit der Periodizität der Metallkontakte übereinstimmt; und die effektiv transparenten Kontakte auf der Oberseite der Kontakte ausgebildet werden.
Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei die effektiv transparenten Kontakte durch Folgendes ausgebildet werden: Aufbringen der leitfähigen Farbe auf die Metallkontakte; Platzieren des Formstempels in Kontakt mit der lichtabsorbierenden Oberfläche, sodass die leitfähige Farbe die hohlen Kanäle füllt, die durch die Vielzahl von Rillen und die lichtabsorbierende Oberfläche ausgebildet werden; Aushärten der leitfähigen Farbe; und Entfernen des Formstempels, sodass die ausgehärtete, leitfähige Farbe auf den Metallkontakten verbleibt.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei: die lichtabsorbierende Oberfläche Metallkontakte in einem Verzweigungsmuster beinhaltet, wobei sich die Breite des Metallkontakts nach jeder Verzweigungsgabelung reduziert; die Vielzahl von Rillen Rillen beinhaltet, die mit dem Muster der Metallkontakte übereinstimmen; und die effektiv transparenten Kontakte auf der Oberseite der Kontakte ausgebildet werden.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die effektiven transparenten Kontakte durch Folgendes ausgebildet werden: Füllen der Vielzahl von Rillen mit leitfähiger Farbe; Platzieren des Formstempels in Kontakt mit der lichtabsorbierenden Oberfläche, sodass die Seite des Formstempels mit der gefüllten Vielzahl von Rillen an die lichtabsorbierende Oberfläche angrenzt; Aushärten der leitfähigen Farbe; und Entfernen des Formstempels, sodass die ausgehärtete, leitfähige Farbe auf der lichtabsorbierenden Oberfläche verbleibt.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die effektiven transparenten Kontakte durch Folgendes ausgebildet werden: Platzieren des Formstempels in Kontakt mit der lichtabsorbierenden Oberfläche, sodass die Seite des Formstempels mit der Vielzahl von Rillen an die lichtabsorbierende Oberfläche angrenzt; Füllen des durch die Vielzahl von Rillen und die lichtabsorbierende Oberfläche erzeugten Volumens mit leitfähiger Farbe; Aushärten der leitfähigen Farbe; und Entfernen des Formstempels, sodass die ausgehärtete, leitfähige Farbe auf der lichtabsorbierenden Oberfläche verbleibt.
Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei das Ausbilden der effektiv transparenten Metallkontakte ferner ein Annealing der ausgehärteten, leitfähigen Farbe nach der Entfernung des Formstempels von der lichtabsorbierenden Oberfläche beinhaltet.
Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei die Vielzahl von Rillen mit leitfähiger Farbe unter Verwendung von Kapillarwirkung gefüllt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei das Ausbilden der effektiv transparenten Kontakte ferner ein Durchführen einer selektiven Oberflächenbehandlung auf dem Formstempel beinhaltet, um die Innenseite der Vielzahl von Rillen hydrophil zu machen.
Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei die Vielzahl von Rillen mit leitfähiger Farbe unter Verwendung einer Kombination von Kapillarwirkung und einem Drucksystem gefüllt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 10, wobei das Drucksystem positiven Druck anwendet, um die Vielzahl von Rillen mit der leitfähigen Farbe zu füllen.
Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei die leitfähige Farbe eine Silber-Nanopartikel-Farbe beinhaltet.
Verfahren gemäß Anspruch 12, wobei die leitfähige Farbe ferner Glaspartikel beinhaltet.
Verfahren gemäß Anspruch 12, wobei das Aushärten der Silber-Nanopartikel-Farbe einen Prozess beinhaltet, der aus einer Gruppe ausgewählt wird, die aus Folgendem besteht: thermischem Aushärten, Ultraviolettstrahlung, auf die Nanopartikel in der Silber-Nanopartikel-Farbe abgestimmter elektromagnetischer Strahlung und Anwenden eines Stroms.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der Formstempel ein Material beinhaltet, das aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Polydimethylsiloxan, Polymethylmethacrylat und Ethylen-Vinyl-Acetat besteht.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die Vielzahl von Rillen parallele, dreieckige Rillen beinhaltet.
Verfahren gemäß Anspruch 16, wobei mindestens eine der Vielzahl von Rillen ein Tiefe-zu-Breite-Verhältnis von mindestens 2-zu-1 aufweist.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei: die lichtabsorbierende Oberfläche eine texturierte Oberfläche beinhaltet; der Formstempel aus Polydimethylsiloxan hergestellt ist, wobei das Polydimethylsiloxan so formuliert ist, dass die Elastizität des Polydimethylsiloxans die texturierte Oberfläche der absorbierenden Oberfläche ausgleicht, um eine Haftung zwischen dem Formstempel und der lichtabsorbierenden Oberfläche zu fördern.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die effektiv transparenten Kontakte in einer Umgebung ausgebildet werden, die eine Temperatur von weniger als 21 °C aufweist.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der Formstempel eine Tiefdruckrolle beinhaltet.