ES2632432T3 - Matriz de depósito de al menos un fluido conductor sobre un substrato, así como dispositivo que comprende esta matriz y procedimiento de depósito - Google Patents
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Abstract
Matriz de depósito de un fluido conductor sobre un substrato que comprende una estructura de soporte (11) de al menos un fluido (13) que es conductor y presenta una viscosidad sensible a la radiación de una fuente de luz (5) para el depósito de dicho fluido (13) sobre un substrato (3) con el fin de formar contactos o pistas conductoras sobre el substrato (3), en la cual la estructura de soporte (11) comprende al menos un depósito (17) de dicho fluido conductor del cual una pared de fondo (19) está destinada para ser colocada frente a dicho substrato (3) durante el depósito y en la cual la indicada pared de fondo (19) presenta perforaciones (21) que permiten la circulación (18) de dicho fluido conductor (13) sobre el substrato (3) cuando el indicado fluido (13) es sometido a la radiación (15) de la indicada fuente de luz (5), siendo las perforaciones (21) realizadas según un diseño (22) del fluido a depositar sobre el substrato (3), caracterizada por que comprende además una placa óptica (9) que presenta un diseño (30) permeable a la radiación de la indicada fuente de luz (5), siendo la placa óptica (9) impermeable a la radiación de la indicada fuente de luz (5) aparte del dicho diseño (30), y correspondiendo el diseño (30) permeable a la radiación de la indicada fuente de luz de la indicada placa óptica (9) a un diseño que cubre el diseño (22) de las perforaciones de la indicada estructura de soporte.
Description
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DESCRIPCION
Matriz de deposito de al menos un fluido conductor sobre un substrato, asf como dispositivo que comprende esta matriz y procedimiento de deposito
La invencion se refiere a una matriz de deposito de al menos un fluido conductor sobre un substrato, asf como a un dispositivo que comprende esta matriz de deposito y a un procedimiento de deposito.
La invencion se aplica mas particularmente en la realizacion de metalizaciones y en la formacion de contactos metalicos particularmente en el ambito de las celulas fotovoltaicas o de las interconexiones entre paneles fotovoltaicos.
Entre los metodos de metalizacion actualmente existentes para las celulas solares para realizar contactos localizados, se conocen por ejemplo los metodos de serigraffa o por deposito laser (igualmente conocido bajo el nombre «plating» en ingles).
El metodo mayoritariamente utilizado en la produccion de las celulas fotovoltaicas para realizar contactos metalicos es la serigraffa.
Este metodo consiste en depositar Ag o Al mediante presion de una pasta metalica a base de Ag o de Al a traves de una pantalla estructurada.
A pesar de un coste poco elevado y un rendimiento elevado de produccion, los inconvenientes son numerosos: este metodo consume una gran cantidad de pasta (deposito de un espesor mmimo de 10 pm y deposito residual sobre la pantalla). Ademas, este metodo necesita un contacto con el substrato combinado con una presion mecanica, lo cual aumenta el riesgo de rotura y lo cual impide cualquier utilizacion sobre substratos finos. Por ultimo, la anchura de las lmeas de metalizacion esta limitada por el tamano de las aberturas de la pantalla (~100 pm mmimo), y para evitar una perdida resistiva importante, puede ser necesario realizar estos contactos metalicos mediante varias pasadas.
Otro metodo conocido realiza estos contactos metalicos mediante un chorro de aerosol.
Durante el deposito, el metal se deposita en forma de gotitas (llamado «spray» en ingles). La cabeza a partir de la cual el metal, inicialmente en forma de tinta, es eyectado en forma de gotitas, puede desplazarse a lo largo del substrato para realizar cualquier tipo de estructura/diseno para realizar contactos localizados. Las pistas metalicas realizadas presentan un ancho de lmea fino (~50 pm) y el consumo de metal es bastante bajo.
Sin embargo, el deposito del metal al ser realizado a partir de una sola cabeza, el rendimiento y la velocidad de realizacion de los contactos metalicos no son actualmente suficientes para ser implementados en un proceso de produccion industrial.
Por otro lado, un punto cntico de este metodo se refiere al alineamiento y al desplazamiento entre la cabeza que eyecta la pulverizacion metalica y el substrato. En efecto, este alineamiento y el desplazamiento de la cabeza de eyeccion debe realizarse con una gran precision (el error en el desplazamiento de la cabeza debe ser pequeno con relacion al tamano de las lmeas de metalizacion) para no reducir el rendimiento de las celulas fotovoltaicas. Ahora bien, un tal alineamiento necesita medios tecnicos costosos y requiere un tiempo bastante importante lo cual reduce otro tanto la cadencia de produccion de las celulas fotovoltaicas.
Tambien otro enfoque propuesto es conocido bajo el nombre «contacts recuits par laser» («Laser Fired Contact» en ingles) y descrito en el documento WO0060674.
Este metodo permite realizar contactos localizados para una celula solar. El substrato primeramente se metaliza toda la placa y luego un haz laser se enfoca en puntos precisos para calentar localmente esta superficie metalizada, con el fin de realizar el contacto a base de aleacion Al-Si. El desplazamiento del haz laser permite realizar cualquier tipo de estructura/diseno. La calidad del contacto y la no degradacion del silicio pueden controlarse mediante la utilizacion de parametros laser bien seleccionados. Este procedimiento al ser realizado a partir de una metalizacion de toda la placa no puede utilizarse para arquitecturas de celulas de contacto posterior («Back Contact» en ingles).
Por ultimo, las Sociedades BASF, SCHMID y Aurentum han desarrollado una maquina de transferencia de tinta por laser (en ingles «Laser Transfer Printing» y tintas espedficas, por ejemplo de plata o de aluminio, comercializadas bajo el nombre de CyposolTML a base de agua para realizar contactos localizados para las celulas solares. Segun este principio, una cinta pasante es enlucida con una tinta viscosa que contiene el metal a depositar sobre el substrato, la plaquita de semiconductor. Esta cinta pasa por encima del substrato y un rayo laser es dirigido sobre la cinta por la superficie opuesta a la enfrentada al substrato, lo cual tiene por consecuencia eyectar la tinta por la accion del haz laser sobre el substrato para realizar un contacto metalico.
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La viscosidad de estas tintas es tal que, por capilaridad, la tinta permanece pegada sobre la cinta en condiciones estandar y es eyectada en la accion del laser para ser depositada sobre el substrato.
Este procedimiento es continuo: en el transcurso del procedimiento, la viscosidad de la tinta es controlada y ajustada y la cinta pasa en continuo. Esta cinta es transparente a la longitud de onda del laser utilizado para eyectar el metal.
Este procedimiento esta basado en el principio del «Laser-Induced Forward Transfer» (LIFT) (es decir le transfert avant induit par laser, en frances), principalmente utilizado en biologfa, y consistente en eyectar por la accion de un laser cualquier material viscoso depositado sobre un soporte.
Segun estas sociedades se pueden realizar lmeas de metalizacion de diametro inferior a 60 pm (ver por ejemplo “30pm wide contacts on silicon cells by laser transfer T.C. Roder, E. Hoffman, J.R. Kohler, J.H. Werner - Hawai conference IEEE 2010).
Sin embargo, este ultimo procedimiento resulta igualmente delicado en cuanto a las exigencias de alineamiento del laser, de la precision del desplazamiento del haz laser etc., de modo que su aplicacion industrial parece compleja.
En el ambito de los aparatos de impresion por transferencia de tinta, el documento US 5.745.128 describe un dispositivo de impresion que comprende una matriz de transferencia para transferir la tinta sobre papel utilizando el efecto de viscosidad. Sin embargo, la tinta utilizada en este dispositivo no es conductora y el dispositivo en modo alguno es utilizado para realizar pistas conductoras sobre un substrato como en la presente invencion.
La presente invencion trata de proponer un dispositivo y un procedimiento mas sencillo y menos costoso que permita realizar contactos metalicos finos sobre un substrato, en particular para realizar contactos metalicos de celulas fotovoltaicas.
A este respecto, la invencion tiene por objeto una matriz de deposito de un fluido conductor sobre un substrato que comprende una estructura de soporte de al menos un fluido que es conductor y presenta una viscosidad sensible a la radiacion de una fuente de luz para el deposito de dicho fluido sobre un substrato con el fin de formar contactos o pistas conductoras sobre el substrato,
en la cual la estructura de soporte comprende al menos un deposito de dicho fluido conductor del cual una pared de fondo esta destinada para ser colocada frente a dicho substrato durante el deposito y por que la indicada pared de fondo presenta perforaciones que permiten la circulacion de dicho fluido conductor sobre el substrato cuando el indicado fluido es sometido a la radiacion de la indicada fuente de luz, siendo las perforaciones realizadas segun un diseno del fluido a depositar sobre el substrato, caracterizada por que la matriz de deposito comprende ademas una placa optica que presenta un diseno permeable a la radiacion de la indicada fuente de luz, siendo la placa optica impermeable a la radiacion de la indicada fuente de luz por fuera de dicho diseno, correspondiendo el diseno permeable a la radiacion de la indicada fuente de luz de la indicada placa optica a un diseno que cubre el diseno de las perforaciones de la indicada estructura de soporte.
De este modo, se puede conseguir una velocidad de deposito similar a la de la serigraffa disponiendo de una buena conductividad de los contactos metalicos. Ademas, se obtienen contactos metalicos mas finos, esto de forma reproducible.
Ademas, gracias a la presencia de la placa optica que comprende disenos que cubren el diseno de las perforaciones, es posible controlar la radiacion luminosa que activa el fluido conductor. En particular, la placa optica permite una estructuracion de la radiacion luminosa («patterning» en lengua inglesa) que activa el fluido conductor. Por ejemplo, la placa optica puede estar revestida con un revestimiento filtrante (particularmente en forma de filtros opticos) a nivel del diseno permeable a la radiacion de la indicada fuente de luz. Utilizando un revestimiento filtrante que vana segun las diferentes zonas del diseno permeable de la placa optica, resulta por consiguiente posible adaptar las caractensticas de la radiacion luminosa recibida por el fluido conductor. Esto permite particularmente utilizar el mismo dispositivo de deposito con varios tipos de fluidos conductores (en varios depositos de fluidos conductores) sin modificar la fuente luminosa propiamente dicha (ya que se adaptan las caractensticas de la radiacion luminosa recibida por el fluido conductor gracias a las caractensticas del diseno permeable de la placa optica). Segun la invencion, la utilizacion de la placa optica que comprende disenos que cubren el diseno de las perforaciones permite por consiguiente mejorar el control de la activacion del fluido conductor, garantizando un buen alineamiento de la fuente luminosa.
Segun un modo de realizacion de la invencion, la placa optica forma la parte superior de la indicada estructura de soporte con el fin de obtener un deposito cerrado. Este modo de realizacion tiene la ventaja de proporcionar un dispositivo integrado en el cual la placa optica esta directamente integrada en el deposito.
Segun otro modo de realizacion de la invencion, la placa optica esta dispuesta por encima de la indicada estructura de soporte. En otras palabras, la placa optica no cierra la estructura de soporte y constituye una pieza distinta de la estructura de soporte. En este caso, los depositos de la estructura de soporte pueden ser abiertos por la parte
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superior (o permeables a la radiacion luminosa). Gracias a este modo de realizacion, es posible mantener la placa optica y la fuente de luz fijas una con relacion a la otra y llevar diferentes depositos bajo la placa optica, En funcion del diseno de la placa optica que cubre los disenos de perforaciones de la estructura de soporte, es por consiguiente posible tratar diferentes tipos de fluidos conductores con el mismo conjunto constituido por la placa optica y la fuente de luz.
Segun otras caractensticas tomadas solas o en combinacion:
Segun un aspecto, la estructura de soporte se realiza en un material que no contamine la tinta conductora.
De acuerdo todavfa con otro aspecto, la estructura de soporte puede ser realizada en nitruro de boro BN, carburo de silicio SiC, en un material ceramico, en cuarzo SO2, en nitruro de silicio SiN, o en material plastico.
Alternativamente, la estructura de soporte puede ser realizada en acero inoxidable o una aleacion metalica.
Se ha considerado que las paredes interiores de dicho al menos un deposito esten por ejemplo revestidas con una capa de proteccion.
Asf, las paredes interiores de dicho al menos un deposito pueden ser revestidas con una capa cuyo angulo de humectabilidad segun la ley de Young-Dupre sea inferior a 90°.
A tftulo de ejemplo, las perforaciones presentan un diametro entre 1 pm y 500pm.
La placa optica puede ser realizada reflectante o absorbente aparte del diseno permeable a la radiacion de la indicada fuente de luz.
De acuerdo con una realizacion, la estructura de soporte comprende al menos un primer deposito y un segundo deposito.
Segun un aspecto, el primero y el segundo depositos estan llenos de un fluido conductor diferente.
Segun otro aspecto, al menos uno de los primero y segundo depositos esta vado para un tratamiento de ablacion, de dopado o de recocido por radiacion de la indicada fuente de luz.
Se puede prever que cada deposito comprenda una alimentacion en continuo del fluido conductor y una evacuacion del sobrante de fluido conductor.
El fluido conductor es por ejemplo una tinta que comprende plata, mquel, cobre y/o aluminio a base de agua u otro disolvente.
La invencion se refiere igualmente a un dispositivo de deposito de al menos una materia sobre un substrato, caracterizado por que comprende una fuente de luz y una matriz de deposito tal como se ha definido anteriormente.
Este dispositivo puede comprender medios opticos para enfocar un haz luminoso de la indicada fuente a nivel de la placa optica.
Segun otro aspecto el dispositivo comprende medios opticos para obtener un haz luminoso paralelo de la indicada fuente a nivel de la placa optica.
Segun aun otro aspecto, la indicada fuente de luz se selecciona entre el grupo formado por un laser, un diodo electroluminiscente, una lampara.
La invencion se refiere ademas a un procedimiento de deposito sobre un substrato de al menos un fluido que contiene partfculas/un material conductor/partfculas conductoras y presenta una viscosidad sensible a la radiacion de una fuente de luz con el fin de formar contactos o pistas conductoras sobre el substrato, caracterizado por que
- se posiciona por encima del substrato una matriz de deposito tal como se ha definido anteriormente,
- se somete el fluido conductor contenido en al menos un deposito de la indicada estructura de soporte a la radiacion de una fuente de luz a traves de una placa optica interpuesta con el fin de fluidificar localmente el indicado fluido conductor de forma que este fluya a traves de las perforaciones previstas en la pared de fondo de la estructura de soporte y se deposite segun un diseno predefinido.
Este procedimiento de formacion de contactos o pistas conductoras sobre un substrato es muy preciso ya que los problemas de alineamiento del estado de la tecnica son resueltos, particularmente gracias al hecho de que las perforaciones son realizadas segun un diseno del fluido a depositar sobre el substrato. Ademas, la placa optica permite una estructuracion de la radiacion luminosa que activa el fluido conductor.
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Segun un aspecto la indicada fuente de luz es un laser y se barre la indicada placa optica con el haz luminoso.
Se considera segun un modo de realizacion que se ilumina toda la superficie de la mencionada placa optica simultaneamente.
Otras ventajas y caractensticas apareceran con la lectura de la descripcion de las figuras siguientes, entre las cuales:
- la figura 1 muestra un esquema de un dispositivo de deposito de al menos una materia sobre un substrato,
- la figura 2 muestra un esquema mas en detalle de una matriz de deposito segun un modo de realizacion,
- la figura 3 muestra el esquema de la figura 2 segun una seccion transversal segun la lmea II-II,
- la figura 3a muestra un esquema de principio en relacion con la figura 3,
- la figura 4 muestra una vista por debajo de un ejemplo de la estructura de soporte de la figura 2,
- la figura 5 muestra una vista por encima de un ejemplo de la placa optica de la figura 2,
- la figura 6 es el mismo esquema que el de la figura 2 que muestra un ejemplo de barrido de un haz laser, y
- la figura 7 muestra un esquema del dispositivo de deposito segun otro modo de realizacion.
En todas las figuras las mismas referencias se refieren a los mismo elementos.
En la figura 1 se ha representado un esquema de un dispositivo 1 de deposito de al menos una materia sobre un substrato 3 para realizar contactos metalicos, por ejemplo dentro del marco de la produccion de celulas fotovoltaicas.
Este dispositivo comprende una fuente de luz 5 y una matriz de deposito 7 formada en el ejemplo de realizacion de la figura 1 por una parte por una placa optica 9 y por otra parte por una estructura de soporte 11 de al menos un fluido 13 que es conductor y presenta una viscosidad sensible a la radiacion 15 de la fuente de luz 5 para el deposito de dicho fluido 13 sobre el substrato 3 con el fin de formar contactos o pistas conductoras sobre el substrato 3.
El fluido conductor 13 que presenta una viscosidad sensible a la radiacion es por ejemplo una tinta espedfica, por ejemplo de plata, mquel, cobre o de aluminio, a base de agua u otro disolvente para realizar contactos localizados para las celulas solares.
El fluido 13 puede ser conductor por el hecho de que esta cargado con partfculas conductoras de metal.
Por fluido cuya viscosidad es sensible a la radiacion de la fuente de luz 5, se entiende que la viscosidad del fluido disminuye localmente a nivel del impacto de la radiacion 15 de la fuente luminosa 5. Esto puede deberse a un efecto fotosensible, es decir dependiente sobre todo de la longitud de onda de la luz o a un efecto termosensible, es decir que la radiacion 15 provoca localmente un calentamiento del fluido conductor 13 haciendo este ultimo menos viscoso.
Bien entendido, cualquier fluido conductor o fluido que comprenda partfculas conductoras que presenten propiedades similares puede igualmente seleccionarse.
La fuente de luz 5 es por ejemplo un laser, un diodo electroluminiscente o una lampara.
Lo que es importante, es que la longitud de onda y/o la intensidad luminosa de la fuente de luz 5 sean seleccionadas de forma para que el impacto de la luz de la fuente sobre el fluido conductor, por ejemplo una tinta, modifique, particularmente por efecto fotosensible o efecto termosensible, la viscosidad del fluido conductor haciendolo menos viscoso.
El laser o el diodo laser tiene por ventaja como fuente luminosa 5 emitir una radiacion 15 de alta intensidad y con una o varias longitudes de onda bien definidas, que puede ser facilmente dirigida con relacion a la placa optica 9 y la estructura de soporte 11. Como se vera mas adelante, el haz luminoso debe entonces barrer la placa optica 9 para el deposito de metal sobre el substrato 3 o barrer el soporte sin placa optica.
Utilizando un diodo electroluminiscente, una matriz de diodos electroluminiscentes o una lampara, se puede iluminar la matriz de deposito 7 formada del soporte con la placa optica 9 al mismo tiempo lo cual permite acelerar el proceso de deposito. En efecto, se ilumina asf uniformemente la matriz de deposito 7 durante un tiempo suficiente para permitir la circulacion y el deposito del fluido conductor 13 sobre el substrato 3.
Bien entendido, se pude considerar en funcion de la fuente de luz seleccionada utilizar medios opticos (no representados), como por ejemplo lentes para enfocar un haz luminoso de la indicada fuente a nivel de la placa optica 11.
De forma similar, en particular con un laser como fuente de luz 5, se pueden utilizar medios opticos divergentes (no representados) para obtener un haz luminoso paralelo de la indicada fuente 5 a nivel de la placa optica 11, con el fin de iluminar esta completamente.
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Bien entendido, estos medios opticos pueden componerse de varias lentes, prismas u otros elementos opticos para dirigir la radiacion luminosa 15 de la fuente 5 hacia la matriz de deposito 7.
En lo que sigue, se describira mas en detalle la matriz de deposito 7 respecto a las figuras 2 a 5.
Como se puede apreciar en las figuras 2 y 3, la estructura de soporte 11 comprende al menos un deposito 17 de dicho fluido conductor 13, cinco depositos 17 (respectivamente numerados 17A, 17B, 17C, 17D y 17E) en el presente ejemplo.
La pared de fondo 19 de cada deposito 17 esta destinada para estar frente a dicho substrato 3 durante el deposito y presenta perforaciones 21 que permiten la circulacion 18 (mostrado con lmeas de trazo interrumpido en la figura 1) de dicho fluido conductor 13 sobre el substrato 3 cuando el indicado fluido 13 se somete a la radiacion de la indicada fuente de luz 5.
Como se puede apreciar en la figura 4 que muestra la superficie inferior de la estructura de soporte 11, las perforaciones 21 son realizadas segun un diseno 22 del fluido a depositar sobre el substrato 3.
En el presente ejemplo, el diseno 22 esta compuesto por cinco hileras de perforaciones 21 alineadas y paralelas. Bien entendido, cualquier clase de diseno se puede considerar en funcion de las necesidades de los contactos metalicos a realizar. El diseno 22 corresponde por consiguiente a contactos electricos a realizar y/o a pistas conductoras que conectan estos contactos electricos para recoger la corriente proporcionada por las celulas fotovoltaicas de un panel fotovoltaico.
Segun una primera variante, la estructura de soporte se realiza por ejemplo en nitruro de boro BN, en carburo de silicio SiC, en cuarzo SiO2, en nitruro de silicio SiN, en un material ceramico o tambien en material plastico resistente al calor.
Segun una segunda variante, la estructura de soporte se realiza en acero inoxidable o en aleacion metalica.
En la eleccion del material de la estructura de soporte, se cuida de que este material sea un material no contaminante de forma que no pueda contaminar el fluido conductor 13 a depositar sobre el substrato. Por no contaminante, se entiende en particular el hecho de que la tinta no se contamine (no cargada por residuos del material de la estructura de soporte), y que no tenga interaccion/reaccion entre el material de soporte y la tinta conductora.
Para reforzar la proteccion del fluido conductor 13, se considera en algunos casos que las paredes interiores de los depositos 17 esten revestidas con una capa de proteccion.
Para mejorar las propiedades de humectabilidad, se considera igualmente que las paredes interiores de la indicada estructura de soporte esten revestidas con una capa cuyo angulo de humectabilidad 0 segun la ley de Young-Dupre sea inferior a los 90°. Esta capa puede igualmente tener la funcion de capa de proteccion. La capa se realizara por ejemplo en nitruro de boro bN, en carburo de silicio SiC, en cuarzo SO2, en nitruro de silicio SiN, en un material ceramico o tambien en material plastico resistente al calor. En lo que respecta a las perforaciones 21, estas pueden presentar un diametro comprendido entre 1 y 500pm. Este diametro depende esencialmente por una parte del tamano/anchura de los contactos metalicos a realizar y de los parametros de viscosidad con y sin radiacion del fluido conductor 13. En efecto, sin radiacion, el diametro debe ser bastante pequeno para contener el fluido conductor 13 por capilaridad en el deposito 17 y permitir su circulacion 18 y deposito sobre el substrato 3 cuando el fluido conductor 13 se somete a esta radiacion 15.
La figura 3a muestra segun una vista ampliada el deposito 17 lleno del fluido conductor 13 a nivel de una abertura 21.
La tension superficial del fluido conductor 13 permite formar bajo cada abertura un menisco convexo estable y permite que el fluido conductor 13 permanezca en el deposito. La condicion de estabilidad del menisco determinada por la ley de Young-Laplace es j [/ G /// j/ //(n// 1/) donde H es la altura de fluido, a la tension superficial, 0 el angulo de humectacion, p la masa volumica delffuido ', g la aceleracion de la gravedad y D el diametro del menisco (ver figura 3a).
Segun una variante opcional (representada en la figura 3a), se puede prever una garganta circunferencial 32 alrededor de cada abertura 21 para limitar la extension del menisco y mejorar su estabilidad.
El diametro de las aberturas y la distancia entre las perforaciones o aberturas 21 deben seleccionarse en funcion del diseno del deposito.
Por ejemplo, aberturas 21 muy proximas y un fluido conductor 13 con las propiedades de viscosidad tal que su extendido sobre el substrato este controlado pueden permitir realizar un deposito de una lmea continua sobre el
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substrato 3. Por ejemplo en el caso de una metalizacion de superficie frontal de celulas solares de silicio, las lmeas de metalizacion tienen un diametro entre 10 y 150 pm. Los tamanos de las aberturas 21 son seleccionados de tal manera que la substancia se deposite aproximadamente sobre este ancho y que, cuando la fuente optica 5 barra la estructura de soporte 11, el fluido conductor 13 se deposite y se extienda de forma homogenea formando asf una lmea continua.
Por ejemplo, las aberturas 21 pueden ser espaciadas de tal manera que el deposito pueda ser localizado para contactos en la superficie posterior de la celula tipo PERC (diametro del contacto una vez depositado entre 10 y 100 pm y separacion entre los contactos entre 400 pm y 1 mm).
Como se ha precisado mas arriba, otro parametro a tomar en consideracion es tambien la altura H del fluido conductor 13 en el deposito 17 comprendida entre por ejemplo 300pm a 1mm. Es solamente necesario, que una pelfcula de fluido conductor 13 se encuentre sobre la pared de fondo 19.
Se ha mostrado muy ventajoso que cada deposito comprenda una alimentacion 23 en continuo (indicada por las flechas 24) del fluido conductor 13 y una evacuacion 25 del sobrante (indicada por las flechas 26) de fluido conductor 13.
Asf, la estructura de soporte 11 puede ser alimentada en continuo, lo cual esta muy bien adaptado para un proceso industrial en continuo para la realizacion de contactos metalicos sobre un substrato, en particular en la fabricacion de celulas fotovoltaicas.
Bien entendido, puede tratarse de un bucle y el fluido conductor 13 evacuado se reinyecta de nuevo en los depositos 17.
Asf, el dispositivo 1 es muy economico en cantidad de fluido conductor 13 utilizada.
Segun el modo de realizacion de la figura 2, existen varios depositos 17A a 17E alargados.
Segun otro modo de realizacion no representado, se puede tener un solo deposito 17 con la dimension de todos los depositos 17A a 17E tomados juntos.
En el modo de realizacion de la figura 2, todos los depositos 17A a 17E estan llenos del mismo fluido conductor 13.
Segun otra realizacion y segun las necesidades de deposito de metal, un primer deposito 17A se llena con un primer fluido conductor y el segundo deposito 17B se llena con un segundo fluido conductor diferente. Se pueden por ejemplo asf alternar los fluidos conductores. Incluso tres o mas fluidos conductores diferentes se pueden considerar sin salirse del marco de la presente invencion.
De acuerdo todavfa con otra realizacion, se pueden prever depositos vados entre los depositos llenos. En este caso, el haz luminoso de la fuente de luz 5 puede pasar a traves de los orificios 21 y alcanzar directamente el substrato 3 para por ejemplo un tratamiento de ablacion o de recocido por radiacion de la indicada fuente de luz 5. Puede tambien tratarse por ejemplo de un tratamiento espedfico local por laser o un dopado por tratamiento laser.
Tras la descripcion de la estructura de soporte 11, volvemos a la placa optica 9.
Un ejemplo de una placa optica 9 se representa en la figura 5. Esta puede formar una pared superior de la estructura de soporte 11 o ser colocada sobre esta (ver figuras 1 y 3). En este ultimo caso, es necesario que el material de la estructura de soporte 11, al menos en lo que respecta a esta pared superior, sea opticamente transparente para la radiacion de la fuente de luz 5.
Segun otro modo de realizacion representado en la figura 7, la placa optica 9 esta dispuesta a una distancia constante por encima de la indicada estructura de soporte. En este caso, los depositos 17 de la estructura de soporte pueden abrirse por la parte alta.
En este modo de realizacion, se pueden llevar diferentes depositos 17 bajo la placa optica 9. En funcion del diseno de la placa optica que cubre los disenos de perforaciones de la estructura de soporte, es por consiguiente posible tratar diferentes tipos de fluidos conductores con el mismo conjunto constituido por la placa optica y la fuente de luz.
La placa 9 presenta un diseno 30 permeable a la radiacion de la indicada fuente de luz 5 y la placa 9 es impermeable a la radiacion de la indicada fuente de luz aparte de dicho diseno 30. El diseno 30 corresponde a un diseno que cubre el diseno 22 de las perforaciones.
Por impermeable a la radiacion de la fuente de luz 5, se entiende que esta radiacion es bien sea absorbida o reflejada.
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Por permeable a la radiacion, se entiende que la luz de la fuente 5 es transmitida mayoritariamente a traves de la placa optica 9.
El diseno 30 de la placa optica 9 cubre el diseno 22 de las perforaciones 21.
Tal y como se puede apreciar en la figura 5, el diseno 30 esta formado por cinco bandas cuya anchura e corresponde al diametro de las perforaciones 21 y la longitud L corresponde a la distancia entre los orificios de extremo.
Sin embargo, en particular en el caso en que la placa optica 9 este dispuesta a distancia de la estructura de soporte 11, es preciso tener en cuenta la proyeccion de la radiacion de la fuente a traves de la placa optica 9 a nivel de las perforaciones 21 para alcanzar en este nivel una intensidad suficiente para reducir la viscosidad del fluido conductor 13 para permitir su fluidez 18 y su deposito sobre el substrato 3.
Segun otras realizaciones, se puede prever que los disenos 22 y 30 sean identicos, en particular si la fuente de luz 5 es un laser.
Segun una primera variante, la placa optica es por consiguiente realizada reflectante o absorbente aparte del diseno 30 permeable a la radiacion de la indicada fuente de luz.
Segun una segunda variante, la placa optica esta revestida con un revestimiento filtrante a nivel de un diseno 30 permeable a la radiacion de la indicada fuente de luz 5. Puede por ejemplo tratarse de filtros corta-banda («notch filter» en ingles) al nivel del diseno 30 permeable a la radiacion de la indicada fuente de luz. Estos filtros pueden por ejemplo ser diferentes, es decir tener bandas de corte diferentes, en diversos emplazamiento de la placa optica 9 para tener en cuenta tratamientos locales espedficos en funcion de la localizacion sobre el substrato 3, por ejemplo para fluidificar un fluido conductor 13 para su deposito sobre el substrato 3, o para un tratamiento del metal depositado sobre el substrato. Si se tiene por ejemplo varios depositos 17 con fluidos conductores diferentes, en efecto un deposito 17 sin fluido conductor, el diseno 30 lo tiene en cuenta por la respuesta espectral y/o espacial de los filtros corta-banda por encima de cada deposito.
Previendo un diseno 30 permeable en la placa optica 9 que corresponde a un diseno que cubre el diseno 22 de las perforaciones 21 de la indicada estructura de soporte, se pueden evitar problemas de alineamiento del laser permitiendo una precision de deposito importante. Esto permite abrir la via a un procedimiento industrial a gran escala que es poco costoso asegurando la precision de deposito necesaria en particular en terminos de trazado y de espesores de pistas conductoras, particularmente en el ambito fotovoltaico donde imprecisiones pueden conducir a una perdida de eficacia. Ademas, la presencia de la placa optica que comprende disenos que cubren el diseno de las perforaciones, es posible controlar la radiacion luminosa activando el fluido conductor.
Ademas, segun el diseno de la placa optica 9 que cubre el diseno 22 de las perforaciones 21 de la indicada estructura de soporte, el fluido conductor 13 puede ser guiado/mantenido a la presion deseada en el deposito, lo cual permite una mayor libertad en la composicion de tinta y su viscosidad a temperatura ambiente asf como la energfa de la fuente de luz 5 utilizada para disminuir la viscosidad del fluido conductor 13.
El dispositivo 1 de deposito funciona de la forma siguiente:
Se posiciona por encima del substrato 3 la matriz de deposito 7 tal como se ha descrito anteriormente. El alineamiento del substrato 3 de la matriz de deposito 7 puede realizarse por medios convencionales.
La distancia entre la estructura de soporte 11 y el substrato 3 debe optimizarse de tal manera que el fluido conductor 13 se deposite sobre una superficie predefinida y de forma controlada. Durante el deposito, la estructura de soporte 11 se coloca a una altura superior al espesor de la capa a depositar con el fin de que no exista contacto. Por ejemplo, la estructura de soporte 11 puede disponerse a una distancia del orden de una decena de micrometres por encima del espesor final del contacto metalico sobre el substrato 3.
La estructura de soporte 11 puede mantenerse por medios electromecanicos de desplazamiento (por ejemplo una platina de desplazamiento mecanico o una platina piezoelectrica), en particular para controlar la altura h del soporte con relacion al substrato 3, pero tambien para su desplazamiento en x e y.
Luego se somete la indicada placa optica 9 a la radiacion de la fuente de luz 5 con el fin de fluidificar localmente, mediante rayos de luz que penetran hasta los orificios 21, el indicado fluido conductor 13 de forma que este fluya a traves de un orificio 21 previsto en la pared de fondo 19 y se deposite segun el diseno 22 predefinido.
A este respecto, como se puede apreciar en la figura 6, se barre la indicada placa optica con el haz luminoso segun el paso reflejado con lmeas de trazo interrumpido 28.
Para controlar la densidad de ene^a incidente, detectores de intensidad 40 pueden estar integrados a nivel de la estructura de soporte 11, de preferencia de forma que se encuentren en el paso de barrido del haz luminoso.
Bien entendido, segun la fuente de luz 5, se puede tambien prever iluminar toda la superficie de la mencionada placa optica 9 simultaneamente.
5 Se comprende por consiguiente que la presente invencion permite la realizacion comoda y rapida de contactos metalicos sobre un substrato, en particular para la produccion de celulas fotovoltaicas.
Claims (15)
- 51015202530354045REIVINDICACIONES1. Matriz de deposito de un fluido conductor sobre un substrato que comprende una estructura de soporte (11) de al menos un fluido (13) que es conductor y presenta una viscosidad sensible a la radiacion de una fuente de luz (5) para el deposito de dicho fluido (13) sobre un substrato (3) con el fin de formar contactos o pistas conductoras sobre el substrato (3),en la cual la estructura de soporte (11) comprende al menos un deposito (17) de dicho fluido conductor del cual una pared de fondo (19) esta destinada para ser colocada frente a dicho substrato (3) durante el deposito y en la cual la indicada pared de fondo (19) presenta perforaciones (21) que permiten la circulacion (18) de dicho fluido conductor (13) sobre el substrato (3) cuando el indicado fluido (13) es sometido a la radiacion (15) de la indicada fuente de luz (5), siendo las perforaciones (21) realizadas segun un diseno (22) del fluido a depositar sobre el substrato (3), caracterizada por que comprende ademas una placa optica (9) que presenta un diseno (30) permeable a la radiacion de la indicada fuente de luz (5), siendo la placa optica (9) impermeable a la radiacion de la indicada fuente de luz (5) aparte del dicho diseno (30), y correspondiendo el diseno (30) permeable a la radiacion de la indicada fuente de luz de la indicada placa optica (9) a un diseno que cubre el diseno (22) de las perforaciones de la indicada estructura de soporte.
- 2. Matriz de deposito segun la reivindicacion 1, caracterizada por que la estructura de soporte (11) esta abierta por la parte superior.
- 3. Matriz de deposito segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, caracterizada por que la estructura de soporte (11) esta hecha de nitruro de boro BN, carburo de silicio SiC, de un material ceramico, de cuarzo SiO2, de nitruro de silicio SiN, de material plastico, de acero inoxidable o de una aleacion metalica.
- 4. Matriz de deposito segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada por que las paredes interiores de dicho al menos un deposito (17) estan revestidas con una capa de proteccion.
- 5. Matriz de deposito segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada por que las paredes interiores de dicho al menos un deposito (17) estan revestidas con una capa cuyo angulo de humectabilidad segun la ley de Young-Dupre es inferior a 90°.
- 6. Matriz de deposito segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada por que las perforaciones (21) presentan un diametro entre 1 pm y 500pm.
- 7. Matriz de deposito segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada por que la placa optica (9) forma la pared superior de la indicada estructura de soporte (11) con el fin de obtener un deposito cerrado.
- 8. Matriz de deposito segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada por que la placa optica (9) esta hecha reflectante o absorbente aparte del diseno (30) permeable a la radiacion de la indicada fuente de luz.
- 9. Matriz de deposito segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizada por que la placa optica (9) esta revestida con un revestimiento filtrante a nivel del diseno (30) permeable a la radiacion de la indicada fuente de luz (5) y comprende particularmente filtros opticos.
- 10. Matriz de deposito segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que la estructura de soporte (11) comprende al menos un primer deposito (17A) y un segundo deposito (17B).
- 11. Matriz de deposito segun la reivindicacion 10, caracterizada por que al menos uno de los primero (17A) y segundo (17B) depositos esta destinado para ser utilizado vacfo para un tratamiento de ablacion, de dopado o de recocido por radiacion de la indicada fuente de luz (5).
- 12. Matriz de deposito segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizada por que esta destinada para ser utilizada con un fluido conducto (13) que es una tinta que comprende plata, mquel, cobre y/o aluminio a base de agua u otro disolvente.
- 13. Dispositivo (1) de deposito de al menos una materia sobre un substrato, caracterizado por que comprende una fuente de luz (5) y una matriz de deposito (7) segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2.
- 14. Dispositivo segun la reivindicacion 13, caracterizado por que comprende medios opticos para enfocar un haz luminoso de la indicada fuente (5) a nivel de la placa optica (9).
- 15. Procedimiento de deposito sobre un substrato (3) de al menos un fluido (13) que contiene partfculas/un material conductor/partfculas conductoras y presenta una viscosidad sensible a la radiacion de una fuente de luz (5) con el fin de formar contactos o pistas conductoras sobre el substrato (3), caracterizado por que- se posiciona por encima del substrato (3) una matriz de deposito (7) segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12,- se somete el fluido conductor (13) contenido en al menos un deposito (17) de la indicada estructura de soporte (11) a la radiacion de una fuente de luz (5) a traves de la placa optica (9) interpuesta con el fin de fluidificar localmente el5 indicado fluido conductor (13) de forma que este fluya a traves de las perforaciones (21) previstas en la pared de fondo (19) de la estructura de soporte (11) y se deposite segun un diseno predefinido.
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