ITUD20100223A1 - Procedimento per la stampa di un substrato - Google Patents

Description

Descrizione

"PROCEDIMENTO PER LA STAMPA DI UN SUBSTRATO"

CAMPO DI APPLICAZIONE

11 presente trovato si riferisce ad un procedimento per la stampa di un substrato, in particolare, ma non limitativamente, un substrato a base di silicio, quale un wafer di silicio utilizzabile per la produzione di una cella solare.

STATO DELLA TECNICA

Le celle solari sono dispositivi fotovoltaici (FV) che convertono la luce solare direttamente in energia elettrica. Il mercato FV ha vissuto un’espansione con tassi di crescita annuali superiori al 30% negli ultimi dieci anni. Alcuni articoli hanno ipotizzato che la produzione mondiale di energia da celle solari potrebbe superare i 10 GWp nel prossimo futuro. E stato stimato che più del 95% di tutti i moduli solari sono a base di wafer di silicio. L’elevato tasso di crescita del mercato, combinato alla necessità di ridurre sostanzialmente i costi dell’elettricità solare, ha determinato una quantità di sfide serie per la creazione a basso costo di celle solari di alta qualità. Pertanto, uno dei maggiori fattori nel rendere commercialmente percorribile la via delle celle solari risiede nella riduzione dei costi di produzione richiesti per realizzare le celle solari, migliorando la resa del dispositivo e aumentando la capacità produttiva dei substrati.

Le celle solari presentano tipicamente una o più giunzioni p-n. Ciascuna giunzione p-n comprende due diverse zone all’interno di un materiale semiconduttore, in cui un lato à ̈ identificato come la zona di tipo p e l’altro come la zona di tipo n. Quando la giunzione p-n di una cella solare à ̈ esposta alla luce solare (consistente in energia derivante da fotoni), la luce solare viene convertita direttamente in elettricità attraverso l’effetto FV. Le celle solari generano una specifica quantità di energia elettrica e vengono impilate in moduli dimensionati in modo da erogare il quantitativo desiderato di energia di sistema. I moduli solari sono collegati in pannelli con specifici telai e connettori. Le celle solari sono comunemente formate su substrati di silicio, i quali possono essere substrati di silicio singoli o multicristallini. Una tipica cella solare comprende un wafer, substrato o lamina di silicio, di spessore tipicamente inferiore a circa 0,3 mm, con un sottile strato di silicio del tipo n sulla sommità di una zona del tipo p formata sul substrato.

La Figure la illustra schematicamente una cella solare C standard in silicio fabbricata su un wafer 150, che presenta sulla superficie frontale, ovvero sulla superficie che nel normale utilizzo viene colpita dalla radiazione solare, linee sottili, o fingers, 16, realizzate parallele tra loro, che forniscono la corrente elettrica generata per effetto fotovoltaico a barre collettrici, o busbars, 14, disposte, sempre sulla superficie frontale, parallele tra loro e perpendicolarmente ai fingers 16.

In alcune forme di realizzazione, la struttura di contatto superiore, come illustrata nelle Figure lb e 2, à ̈ configurata, invece, come sottili linee, o fingers 16, realizzate sulla superficie frontale e che si estendono radialmente a partire da una pluralità di fori, le quali forniscono corrente a barre collettrici, o busbars, 14, previste sulla superficie posteriore.

Il wafer 150 comprende, tipicamente, una regione base 21 di tipo p, una regione emettitore 22 di tipo n, e una regione giunzione p-n 23 disposta fra di loro. Una regione di tipo n, o semiconduttore di tipo n, viene realizzata drogando il semiconduttore con certi tipi di elementi (ad esempio fosforo (P), arsenico (As), o antimonio (Sb)) al fine di aumentare il numero dei portatori di carica negativi, cioà ̈ gli elettroni. In maniera simile, una regione di tipo p, o semiconduttore di tipo p, à ̈ realizzata mediante aggiunta di atomi trivalenti al reticolo del cristallo, ciò risultando in un elettrone mancante da uno dei quattro legami covalenti normali per il reticolo del cristallo. Così l’atomo drogante può accettare un elettrone da un legame covalente di atomi vicini per completare il quarto legame. L’atomo drogante accetta un elettrone, producendo la perdita di mezzo legame dall’atomo vicino e determinando la realizzazione di una “lacuna†.

Quando la luce colpisce la cella solare, l’energia dei fotoni incidenti genera coppie di elettroni-lacune su entrambi i lati della regione di giunzione p-n 23. Gli elettroni si diffondono attraverso la giunzione p-n verso un livello di energia più basso e le lacune si diffondono in direzione opposta, creando una carica negativa sull’emettitore ed una corrispondente carica positiva si genera nella base. Quando un circuito elettrico viene realizzato fra l’emettitore e la base e la giunzione p-n viene esposta a certe lunghezze d’onda luminose, una corrente scorrerà. La corrente elettrica generata dal semiconduttore quando illuminato fluisce attraverso i contatti disposti sulla parte anteriore, indicata con il riferimento F, cioà ̈ sul lato di ricezione luce, e attraverso la parte posteriore, indicata con il riferimento B, della cella solare C.

La cella solare C viene generalmente rivestita con uno strato sottile di materiale dielettrico, come Si3N4, per fungere come rivestimento antiriflesso, 0 ARC per minimizzare la riflessione della luce dalla superficie superiore della cella solare C. I fingers 16 sono a contatto con il substrato e sono atti a realizzare una connessione ohmica con una o più regioni drogate (ad esempio la regione di emissione di tipo n). Un contatto Ohmico à ̈ una regione su un dispositivo a semiconduttore il quale à ̈ stato predisposto in modo che la curva corrente-tensione (I-V) del dispositivo sia lineare e simmetrica, cioà ̈, non c’à ̈ alcuna interfaccia ad elevata resistenza fra la regione in silicio drogata del dispositivo a semiconduttore ed il contatto metallico. Bassa resistenza, contatti stabili sono critici per le prestazioni delle celle solari e sulPaffidabilità dei circuiti realizzati nel processo di fabbricazione di celle solari. Per aumentare il contatto con il dispositivo a cella solare à ̈ tipico posizionare i fingers su una regione fortemente drogata ricavata all’interno della superficie di substrato per consentire la realizzazione di un contatto Ohmico. Poiché le regioni fortemente drogate realizzate, per via delle loro proprietà elettriche, tendono a bloccare o a minimizzare la quantità di luce di luce che può passare attraverso di esse à ̈ desiderabile rendere minime le loro dimensioni, nel contempo rendendo anche queste regioni sufficientemente grandi per assicurare che i fingers 16 possano essere realizzati su di esse in maniera affidabile. Regioni fortemente drogate possono essere realizzate sulla superficie substrato usando una molteplicità di tecniche di schematizzazione per creare aree a maggiore e minore drogaggio, per esempio realizzando fasi di diffusione di fosforo usando una barriera di diffusione secondo uno schema. Un contatto posteriore competa il circuito elettrico richiesto alla cella solare per produrre corrente realizzando un contatto Ohmico con la regione di base di tipo p del substrato.

La serigrafia à ̈ stata a lungo utilizzata nella stampa di disegni su oggetti, quali tessuti o ceramica, ed à ̈ utilizzata nell’industria elettronica per stampare modelli di componenti elettriche, quali contatti o interconnessioni elettriche, sulla superficie di un substrato. I procedimenti di fabbricazione di celle solari della tecnica nota impiegano anche procedimenti di serigrafia. E’ noto che i circuiti elettronici e contatti delle celle solari, tipicamente i finger e busbar, vengono realizzati mediante processi di stampa serigrafica con opportune paste conduttive o di contatto, in apposite stazioni di stampa serigrafica, da e verso le quali ciascuna delle celle viene movimentata essendo posizionata su un trasportatore, anche detto nido di stampa, che presenta una superficie, o piano di lavoro, 18 su cui sono appoggiate di volta in volta le celle solari da lavorare (Figure 3A, 3B).

Tale superficie, o piano di lavoro, 18 in alcune soluzioni note à ̈ a base di carta od altro materiale traspirante, per consentire un’azione di aspirazione sottovuoto dal basso che, esplicandosi sulla cella in lavorazione, permette di mantenere adesa la cella al trasportatore, migliorando, cosi, la qualità e precisione della stampa.

In generale, le celle solari si possono suddividere in diverse categorie secondo la loro struttura, una delle quali à ̈ chiamata celle solari “back-contact†, intendendo che i contatti ohmici per le regioni drogate opposte delle celle solari sono disposti sulla superficie posteriore, o non illuminata, della cella solare. Ciò riducendo le perdite di irraggiamento per la presenza di regioni oscurate nella parte frontale dovute alla griglia di contatti metallici.

Una delle soluzioni per produrre celle solari “back-contact†consiste nella tecnologia Metal Wrap Through (MWT), che prevede sia contatti esterni, o busbars, per le regioni drogate opposte, nella superficie posteriore, sia giunzioni di raccolta, o fingers, sulla superfìcie frontale.

La corrente raccolta dalla superficie frontale viene condotta verso la superficie posteriore attraverso fori passanti che si estendono trasversalmente attraverso l’intero spessore del wafer.

In questo modo, si riducono le perdite dovute alle zone oscurate dalla griglia di metallizzazione frontale. Tale tecnologia MWT Ã ̈ descritta, ad esempio, nella domanda WO-A-98/54763 e nella domanda EP-A-2.068.369.

Nell’ambito della citata tecnologia MWT, à ̈ noto che il procedimento di stampa viene avviato operando sulla superficie posteriore, indicata dal riferimento B di Figura 3A, rivolta verso l’alto, mentre la superficie frontale, indicata dal riferimento F di Figura 3A, à ̈ rivolta verso il basso, appoggiata sul materiale di supporto della superficie 18 che, come detto, può essere traspirante.

Un tipico procedimento di stampa prevede una prima operazione di stampa di un primo wafer 150 effettuata sulla superficie posteriore (Figura 3 A), nel corso della quale i fori passanti vengono metallizzati, ovvero riempiti mediante pasta a base di argento con funzione sia conduttiva e sia di contatto oppure deponendo detta pasta solamente sul bordo dei fori, per determinare un contatto tra la superficie frontale e quella posteriore della cella. Nella prima operazione di stampa, inoltre, vengono stampati anche i busbar in corrispondenza dei fori passanti, sempre mediante la stessa pasta, sia conduttiva e sia di contatto, a base di argento, come indicato dalla freccia M di Figura 3 A.

Dovendo impiegare la medesima pasta per metallizzare i fori e per stampare i busbar, à ̈ spesso richiesto, a causa delle proprietà di fluidità del materiale che viene stampato, adottare la soluzione con aspirazione sottovuoto, per garantire la discesa della pasta attraverso i fori passanti da un lato all’altro della cella in lavorazione, come si vede bene nelle Figure 3A e 3B in cui viene schematizzato come la pasta scende verso il basso e sporca, frecce D, il supporto 18.

Il procedimento noto di cui si discute prevede una seconda operazione di stampa in cui, dopo avere ruotato di 180° il primo wafer 150, appoggiando la superficie posteriore sul materiale traspirante, vengono stampati i fingers.

In una terza operazione di stampa, si ruota di 180° il primo wafer 150, appoggiando nuovamente la superficie frontale sul materiale, eventualmente traspirante, e si effettua anche una metallizzazione di gran parte della superficie posteriore con una pasta conduttiva a base di alluminio.

Nel frattempo, un secondo wafer 150 viene alimentato alla stazione di stampa, sempre con la superficie posteriore B rivolta verso l’alto (Figura 3B), appoggiandolo sulla superficie 18 precedentemente occupata dal primo wafer.

L’inconveniente maggiore di tale procedimento, che si può definire “back-frontback†con riferimento alle superfici che di volta in volta sono sottoposte a stampa serigrafica, à ̈ che, nel corso della metallizzazione dei fori passanti, la pasta conduttiva fuoriesce, sia per effetto di gravità, sia, dove richiesto, per effetto dell’aspirazione sottostante, ed inquina la superfìcie 18, eventualmente traspirante, su cui appoggia la cella solare, sì che il successivo secondo wafer che viene stampato nella stazione avrà la superficie frontale sporcata, come mostrato dalle frecce D, con evidente svantaggio di una stampa non di qualità dei fingers e di conseguente minore efficienza nella conversione di elettricità nell’effetto fotovoltaico della superfìcie frontale (Figure 3 A, 3B).

Altro inconveniente à ̈ la necessità di utilizzare la stessa pasta sia per riempire i fori passanti, sia per realizzare i busbars.

Uno scopo del presente trovato à ̈ quello di mettere a punto un procedimento per la stampa di un substrato, quale ad esempio, ma non limitativamente, una cella solare, che, nell’ambito della tecnologia MWT, risolva l’inconveniente principale del procedimento di stampa noto, evitando di sporcare la superficie frontale del substrato in lavorazione, migliorando, così la qualità della stampa e del prodotto finale.

Per ovviare agli inconvenienti della tecnica nota e per ottenere questo ed ulteriori scopi e vantaggi, la Richiedente ha studiato, sperimentato e realizzato il presente trovato.

Salvo che siano definiti altrimenti, tutti i termini tecnici e scientifici utilizzati qui e di seguito hanno lo stesso significato comunemente inteso da una persona di ordinaria esperienza nel campo della tecnica cui appartiene il presente trovato. In caso di conflitto prevale la presente domanda, incluse le definizioni.

Il termine “comprendere†e varianti di tale termine come “comprende†, comprendente†e “comprendendo†sono qui utilizzati per indicare l’inclusione di un intero chiaramente espresso o di interi chiaramente espressi ma non l’esclusione di qualsiasi altro intero o qualsiasi altri interi, a meno che nel contesto o nell’uso sia richiesta un interpretazione esclusiva del termine.

ESPOSIZIONE DEL TROVATO

Il presente trovato à ̈ espresso e caratterizzato nella rivendicazione indipendente. Le rivendicazioni dipendenti espongono altre caratteristiche del presente trovato o varianti dell’idea di soluzione principale.

In accordo con il suddetto scopo, secondo il presente trovato un procedimento basato sulla tecnologia Metal Wrap Through (MWT) per la stampa di un substrato quale ad esempio, ma non limitativamente, una cella solare, prevede una fase in cui si mette a disposizione un substrato avente una superficie frontale rivolta verso mezzi di stampa di una stazione di stampa provvista di più unità di stampa, una superficie posteriore che viene appoggiata su un piano di lavoro e fori passanti che si estendono trasversalmente tra la superficie frontale e la superficie posteriore.

Il procedimento comprende un’operazione di stampa effettuata sulla superficie frontale, nel corso della quale i fori passanti vengono metallizzati, riempiendoli mediante una prima pasta conduttiva a base di argento, oppure deponendo detta pasta sul bordo dei fori, che funge da contatto tra la superficie frontale e quella posteriore del substrato ed una operazione di stampa effettuata sulla superficie frontale nel corso della quale, in corrispondenza di ciascuno dei fori passanti, vengono metallizzati fingers di raccolta che si estendono sostanzialmente radialmente da ciascuno dei fori passanti, mediante una seconda pasta di contatto a base di argento.

Qui e nel seguito, si definisce superficie frontale la superficie del substrato sulla quale, al termine della lavorazione, si trovano i fingers e che, ad esempio nell’utilizzo nelle celle solari, risulta illuminata, mentre la superficie posteriore à ̈ la superficie opposta del substrato sulla quale, al termine della lavorazione, si trovano i busbars. In forme di realizzazione, l’operazione di stampa per metallizzare i fingers viene eseguita almeno in parte prima, in ordine temporale, dell’operazione di stampa per metallizzare i fori passanti.

In altre forme di realizzazione, l’operazione di stampa per metallizzare i fingers viene eseguita dopo, in ordine temporale, dell’operazione di stampa per metallizzare i fori passanti.

In forme di realizzazione, l’operazione di stampa per metallizzare i fingers à ̈ un’operazione condotta in modalità di doppia stampa e si suddivide in almeno due sotto-operazioni, di cui una prima sotto-operazione prevede una stampa per metallizzare i fingers mediante la seconda pasta di contatto a base di argento ed una successiva seconda sotto-operazione prevede una stampa per metallizzare i fingers mediante la prima pasta conduttiva a base di argento.

In forme di realizzazione, la prima sotto-operazione viene eseguita prima, in ordine temporale, dell’operazione di stampa per metallizzare i fori passanti, mentre la seconda sotto-operazione viene eseguita in contemporanea temporale e spaziale con l’operazione di stampa per metallizzare i fori passanti, in cui una comune operazione di stampa mediante la stessa prima pasta conduttiva a base di argento determina sia la metallizzazione dei fingers e sia la metallizzazione dei fori passanti.

In forme di realizzazione, il procedimento del presente trovato comprende un’ulteriore operazione di stampa, effettuata sulla superficie posteriore, successivamente alla metallizzazione dei fingers e dei fori passanti eseguita sulla superficie frontale, nel corso della quale vengono metallizzati busbars di contatto, in corrispondenza dei fori passanti, mediante una terza pasta di contatto a base di argento ed alluminio.

In forme di realizzazione, il procedimento del presente trovato comprende, inoltre, un’operazione di stampa mediante la quale la superficie posteriore viene metallizzata, mediante una quarta pasta a base di alluminio, nelle regioni non coperte dai busbars, rivestendo, quindi, sostanzialmente in modo completo tutta la superficie posteriore del substrato.

In forme di realizzazione, il procedimento prevede un’operazione di lavorazione mediante la quale isolare la superficie frontale da quella posteriore, ad esempio mediante tecnica laser.

Con il presente trovato, che si può definire “front-front-back-back†con riferimento alle superfici che di volta in volta sono sottoposte a stampa serigrafica, si modifica il tradizionale approccio di stampa in tre fasi, prevedendo quattro operazioni di stampa partendo dalla superficie frontale del substrato.

Con il presente trovato, à ̈ possibile utilizzare una pasta di stampa dedicata per la metallizzazione nelle diverse operazioni di stampa eseguite, in particolare differenziando secondo le necessità la pasta di stampa nella metallizzazione dei fori passanti, dei fingers e dei busbars.

In particolare, la prima pasta per la metallizzazione dei fori passanti può essere selezionata con un’adatta viscosità, in modo da riempire il foro passante, oppure deporre la pasta sul bordo del foro, ed evitare l’ausilio dell’aspirazione sottostante, semplificando la linea di stampa e, possibilmente, riducendo l’effetto di sporcamente del piano di lavoro.

Inoltre, la prima pasta per i fori passanti può essere anche selezionata, indipendentemente dalla pasta usata per i busbars, sulla base di un voluto valore di conduttività elettrica, mentre la pasta per i busbars può essere selezionata come pasta di contatto. In particolare, la voluta pasta di contatto a base di argento ed alluminio per realizzare i busbars agevola la contattazione.

Con il presente trovato, inoltre, si risolve il problema dello sporcamento della superficie frontale del substrato, in quanto esso arriva alla prima unità di stampa della stazione di stampa appoggiando la superficie posteriore sul piano di lavoro. La superfìcie frontale à ̈, cosi, preservata da eventuale pasta residua o colata sul piano di lavoro. Lo sporcamente della superficie posteriore che si appoggia sul piano di lavoro eventualmente inquinato à ̈ trascurabile poiché, in ogni caso, tale superficie posteriore viene metallizzata per realizzare i busbars e poi completamente ricoperta mediante metallizzazione.

L’esecuzione, in alcune forme di realizzazione, di un’operazione di stampa dei fingers in modalità doppia stampa permette, in un primo momento, di stampare i fingers con la seconda pasta di contatto a base di argento, che incrementa le prestazioni di contatto, riducendo la resistenza di contatto ed, in un secondo momento, di stampare i fingers con la prima pasta conduttiva a base di argento usata anche per la metallizzazione dei fori passanti.

Vantaggio di tale soluzione a doppia stampa à ̈ quello di aumentare il valore di “aspect ratio†, ovvero il rapporto tra altezza e larghezza della traccia stampata, grazie alla seconda stampa sul finger.

ILLUSTRAZIONE DEI DISEGNI

Queste ed altre caratteristiche del presente trovato appariranno chiare dalla seguente descrizione di una forma preferenziale di realizzazione, fornita a titolo esemplificativo, non limitativo, con riferimento agli annessi disegni in cui:

- la Figura 1 a à ̈ una vista schematica in pianta di una cella solare standard;

- la Figura lb à ̈ una vista schematica in pianta di una cella solare ottenibile con il presente trovato;

- la Figura 2 Ã ̈ una sezione schematica di una cella solare ottenibile con il presente trovato;

- la Figura 3 A Ã ̈ una vista schematica di una fase di realizzazione di una prima cella solare secondo un procedimento della tecnica nota;

- la Figura 3B Ã ̈ una vista schematica di una fase di realizzazione di una seconda cella solare secondo il procedimento di Figura 3A;

- la Figura 4 Ã ̈ uno schema a blocchi del procedimento del presente trovato;

- la Figura 5 Ã ̈ uno schema a blocchi di una variante del procedimento del presente trovato;

- la Figura 6 Ã ̈ una vista schematica isometrica di un sistema di lavorazione associato ad una forma di realizzazione del presente trovato;

- la figura 7 Ã ̈ una vista in pianta schematica del sistema illustrato in Figura 6;

- le Figure 8A e 8B sono viste schematiche isometriche di un “nest†di lavorazione utilizzabile nel sistema di lavorazione di Figura 1.

Per facilitare la comprensione, numeri di riferimento identici sono stati utilizzati, ove possibile, per identificare elementi comuni identici nelle figure. Va inteso che elementi e caratteristiche di una forma di realizzazione possono essere convenientemente incorporati in altre forme di realizzazione senza ulteriori precisazioni.

DESCRIZIONE DI UNA FORMA PREFERENZIALE DI REALIZZAZIONE

Forme di realizzazione della presente invenzione forniscono un procedimento basato sulla tecnologia Metal Wrap Through (MWT) per la lavorazione di substrati in un sistema di lavorazione atto a realizzare una lavorazione di stampa serigrafica o a getto di inchiostro all’interno di una porzione di una linea di produzione di celle solari in silicio cristallino nella quale un substrato viene realizzato secondo uno schema con un materiale desiderato, e viene poi lavorato in una o più camere di lavorazione successive.

Forme di realizzazione del presente trovato, rappresentate negli schemi a blocchi delle Figure 4 e 5, sono relative ad un procedimento per la stampa di un substrato 150 quale ad esempio, ma non limitativamente, un wafer a base di silicio per realizzare una cella solare che prevede una fase 50 in cui si mette a disposizione il substrato 150 che ha una superficie frontale F rivolta verso mezzi di stampa di una stazione di stampa provvista di più unità di stampa, una superficie posteriore B appoggiata su un piano di lavoro P e fori passanti 151 che si estendono trasversalmente tra la superficie frontale F e la superficie posteriore B.

In forme di realizzazione, il procedimento comprende un’operazione di stampa 55, 62 effettuata sulla superficie frontale F, nel corso della quale i fori passanti 151 vengono metallizzati riempiendoli mediante una prima pasta 152 conduttiva a base di argento, oppure deponendo detta prima pasta 152 sul bordo dei fori, che funge da contatto tra la superficie frontale F e quella posteriore B del substrato 150 ed una operazione di stampa 52, 54; 64 effettuata sulla superficie frontale F nel corso della quale, in corrispondenza di ciascuno dei fori passanti 151, vengono metallizzati fingers 16 di raccolta che si estendono sostanzialmente radialmente (come si vede ad esempio in Figura lb) da ciascuno dei fori passanti 151 mediante una seconda pasta 153 di contatto a base di argento.

In una forma di realizzazione del presente trovato rappresentata in Figura 4, una parte 52 dell’operazione di stampa 52, 54 per metallizzare i fingers 16 viene eseguita prima, in ordine temporale, dell’operazione di stampa 55 per metallizzare i fori passanti 151.

In un’altra forma di realizzazione del presente trovato rappresentata in Figura 5, l’operazione di stampa 64 per metallizzare i fingers 16 viene eseguita dopo, in ordine temporale, dell’operazione di stampa 62 per metallizzare i fori passanti 151.

Nella forma di realizzazione della Figura 4, l’operazione di stampa 52, 54 per metallizzare i fingere 16 à ̈ un’operazione condotta in modalità di doppia stampa e si suddivide in almeno due sotto-operazioni, di cui una prima sotto-operazione 52 prevede una stampa per metallizzare i fingers 16 mediante la seconda pasta 153 di contatto a base di argento ed una successiva seconda sotto-operazione 54 prevede una stampa per metallizzare i fingers 16 mediante la prima pasta 152 conduttiva a base di argento.

Nella forma di realizzazione della Figura 4, la prima sotto-operazione 52 viene eseguita prima, in ordine temporale, dell’operazione di stampa 55 per metallizzare i fori passanti 151, mentre la seconda sotto-operazione 54 viene eseguita in contemporanea temporale e spaziale, sostanzialmente coincidendo con essa, con l’operazione di stampa 55 per metallizzare i fori passanti 151, in cui una comune operazione di stampa mediante la stessa prima pasta 152 conduttiva a base di argento determina sia la metallizzazione dei fingers 16 e sia la metallizzazione dei fori passanti 151. La prima sotto-operazione 52 viene eseguita deponendo la seconda pasta 153 direttamente sul substrato 150 per realizzare i fingers 16, mentre la seconda sottooperazione 54 viene eseguita deponendo la prima pasta 152, oltre che nei fori passanti 151 nell’ambito della contemporanea operazione 55, direttamente sulla seconda pasta 153, per realizzare la doppia stampa dei fingers 16.

Vantaggio della doppia stampa à ̈ che la seconda stampa sul fìnger permette di aumentare il rapporto tra altezza e larghezza della traccia stampata (“aspect ratio†). In particolare, tale soluzione à ̈ mirata a ridurre la larghezza, per diminuire l’effetto ombra causato dall’area stampata e quindi aumentare l’efficienza della cella solare, ed aumentare l’altezza della traccia, in modo da fornire adeguati percorsi per la densità di corrente.

Nelle operazioni di stampa 52, 54; 64 dei fingers 16 e nelle operazioni di stampa 62, 55 per metallizzare i fori passanti 151, il substrato 150 viene mantenuto con la superficie posteriore appoggiata al piano di lavoro P e la superficie frontale F rivolta verso i mezzi di stampa serigrafica.

In forme di realizzazione, il procedimento del presente trovato comprende un’ulteriore operazione di stampa 56, effettuata sulla superficie posteriore B, successivamente alla metallizzazione dei fingers e dei fori passanti 151 eseguita sulla superficie frontale F, nel corso della quale vengono metallizzati busbars 14 di contatto, in corrispondenza dei fori passanti 151, mediante una terza pasta 154 di contatto a base di argento ed alluminio.

In forme di realizzazione, il procedimento del presente trovato comprende, inoltre, un’operazione di stampa 58 mediante la quale la superficie posteriore B viene metallizzata, mediante una quarta pasta 155 a base di alluminio, nelle regioni non coperte dai busbars, rivestendo, quindi, sostanzialmente in modo completo tutta la superficie posteriore del substrato.

In forme di realizzazione, il procedimento prevede un’operazione di lavorazione 60 mediante la quale realizzare elementi di isolamento 156 per isolare la superficie frontale F da quella posteriore B, ad esempio mediante tecnica laser.

Per la realizzazione delle operazioni di stampa 56, 58 e l’operazione di lavorazione 60 il substrato 150, una volta eseguite le operazioni di stampa 52, 54; 64 e 55, 62, viene ruotato di 180° appoggiando la superficie frontale F sul piano di lavoro P, tipicamente un successivo nuovo piano di lavoro P di un’altra unità di stampa, sì che, contestualmente, un nuovo substrato 150 venga alimentato alla precedente unità di stampa con la superfìcie posteriore B appoggiata al precedente piano di lavoro P, consentendo la prosecuzione del ciclo di lavorazione.

La Figura 6 à ̈ una vista schematica isometrica di un sistema di lavorazione substrato, o sistema 100, utilizzabile per realizzare il procedimento del presente trovato. In una forma di realizzazione, il sistema 100 comprende generalmente due convogliatori di ingresso 111, un gruppo attuatore 140, una pluralità di nidi di lavorazione 131, una pluralità di teste di lavorazione 102, due convogliatori di uscita 112, e un controllore 101 di sistema. I convogliatori di ingresso 111 sono configurati in una configurazione di lavorazione parallela in modo che ciascuno possa ricevere substrati 150 non lavorati da un dispositivo di ingresso, come un convogliatore di alimentazione 113, e trasferire ciascun substrato non lavorato, o wafer, 150 ad un nido di lavorazione 131 accoppiato al gruppo attuatore 140. In aggiunta, i convogliatori di uscita 112 sono configurati in parallelo in modo che ciascuno possa ricevere un substrato 150 lavorato da un nido di lavorazione 131 e trasferire ciascun substrato 150 lavorato ad un dispositivo di rimozione substrato, come un convogliatore di evacuazione 114.

In una forma di realizzazione, ciascun convogliatore di evacuazione 114 Ã ̈ atto a trasportare i substrati 150 lavorati attraverso un forno 199 per sottoporre a trattamento il materiale depositato sul substrato 150 mediante le teste di lavorazione 102.

In una forma di realizzazione del presente trovato, il sistema 100 à ̈ un sistema di lavorazione di stampa serigrafica e le teste di lavorazione 102 includono componenti di stampa serigrafica, i quali sono configurati per serigrafare uno strato di materiale secondo uno schema su un substrato 150. In un’altra forma di realizzazione, il sistema 100 à ̈ un sistema di stampa a getto di inchiostro e le teste di lavorazione 102 includono componenti di stampa a getto di inchiostro, i quali sono configurati per depositare uno strato di materiale secondo uno schema su un substrato 150.

Nel caso di specie, le teste di lavorazione 102 vengono utilizzate per stampare le differenti paste 152, 153, 154 e 155 di cui sopra sulla superficie frontale F e posteriore B del substrato 150, in accordo con il procedimento del presente trovato.

La Figura 7 à ̈ una vista in pianta schematica del sistema 100 illustrato in Figura 6. Le Figure 6 e 7 illustrano il sistema 100 il quale ha due nidi di lavorazione 131 (in posizioni “1†e “3†) ciascuno posizionato sia per trasferire un substrato, o wafer, 150 lavorato verso il convogliatore di uscita 112 sia per ricevere un substrato 150 non lavorato dal convogliatore di ingresso 111. Così, nel sistema 100, la movimentazione del substrato segue generalmente il percorso “A†illustrato nelle Figure 6 e 7. In questa configurazione, ciascuno degli altri due nidi di lavorazione 131 (in posizioni “2†e “4†) viene posizionato sotto ad una testa di lavorazione 102, così che possa essere realizzata una lavorazione (ad esempio stampa serigrafica, stampa a getto di inchiostro) sui substrati 150 non lavorati posti sui rispettivi nidi di lavorazione 131. Una tale configurazione di lavorazione in parallelo permette un aumento di capacità produttiva con un ingombro minimizzato del sistema di lavorazione. Sebbene il sistema 100 sia illustrato con due teste di lavorazione 102 e quattro nidi di lavorazione 131, il sistema 100 può comprendere teste di lavorazione 102 e/o nidi di lavorazione 131 addizionali senza allontanarsi dall’ambito del presente trovato.

In una forma di realizzazione, il convogliatore di ingresso 111 e il convogliatore di uscita 112 comprendono almeno un nastro 116 per sostenere e trasportare i substrati 150 verso una posizione desiderata nel sistema 100 utilizzando un attuatore (non illustrato) che à ̈ in comunicazione con il controllore di sistema 101. Anche se le Figure 6 e 7 illustrano generalmente un sistema di trasferimento substrato del tipo a due nastri 116, possono essere usati altri tipi di meccanismi di trasferimento per realizzare le stesse funzioni di trasferimento e di posizionamento substrato senza allontanarsi dallo scopo fondamentale dell’invenzione.

In una forma di realizzazione, il sistema 100 comprende anche un sistema di ispezione 200, il quale à ̈ atto a individuare ed ispezionare i substrati 150 prima e dopo che la lavorazione à ̈ stata effettuata. Il sistema di ispezione 200 può comprendere una o più telecamere 120 le quali sono posizionate per ispezionare un substrato 150 posizionato nelle posizioni “1†e “3“ di caricamento/scaricamento, come illustrato nelle Figure 6 e 7. Il sistema di ispezione 200 comprende generalmente almeno una telecamera 120 (ad esempio una telecamera CCD) ed altri componenti elettronici che sono in grado di individuare, ispezionare, e comunicare i risultati al controllore 101 di sistema. In una forma di realizzazione, il sistema di ispezione 200 individua la posizione di certe caratteristiche di un substrato 150 entrante e comunica i risultati dell’ispezione al controllore 101 di sistema per l’analisi dell’orientamento e della posizione del substrato 150 per assistere nel posizionamento preciso del substrato, o wafer, 150 sotto ad una testa di lavorazione 102 prima di effettuare la lavorazione del substrato 150. In una forma di realizzazione, il sistema di ispezione 200 ispeziona i substrati 150 cosi che substrati danneggiati o mal lavorati possano essere rimossi dalla linea di produzione. In una forma di realizzazione, ciascun nido di lavorazione 131 può contenere una lampada, o altro simile dispositivo di radiazione ottica, per illuminare il substrato 150 posizionato su di esso in modo che possa essere più facilmente ispezionato dal sistema di ispezione 200.

Il controllore 101 di sistema agevola il controllo e l’automazione di tutto il sistema 100 e può comprendere una unità di elaborazione centrale (CPU) (non illustrata), una memoria (non illustrata), e circuiti ausiliari (o I/O) (non illustrati). La CPU può essere un qualsiasi tipo di procedimentore per computer che sono utilizzati nelle regolazioni industriali per controllare differenti processi di camera e dispositivi hardware (come convogliatori, rivelatori, motori, dispositivi di erogazione fluidi, ecc.) e monitorare il sistema e i processi di camera (come la posizione substrato, i tempi di procedimento, i rivelatori di segnale ecc.). La memoria à ̈ connessa alla CPU, e può essere una o più fra quelle prontamente disponibili, come una memoria ad accesso casuale (RAM), una memoria a sola lettura (ROM), floppy disc, disco rigido, o qualsiasi altra forma di immagazzinamento digitale, locale o remota. Le istruzioni software e i dati possono essere codificati e memorizzati nella memoria per comandare la CPU. Anche i circuiti ausiliari sono connessi alla CPU per aiutare il procedimentore in maniera convenzionale. I circuiti ausiliari possono includere circuiti cache, circuiti di alimentazione, circuiti di clock, circuiteria di ingresso/uscita, sottosistemi, e similari. Un programma (o istruzioni computer) leggibile dal controllore 101 di sistema determina quali compiti possono essere realizzati su un substrato. Preferibilmente, il programma à ̈ un software leggibile dal controllore 101 di sistema, il quale comprende un codice per generare e memorizzare almeno informazioni di posizione del substrato, la sequenza di movimento dei vari componenti controllati, informazioni del sistema di ispezione substrato, e qualsiasi altra corrispondente combinazione.

In una forma di realizzazione, le due teste di lavorazione 102 utilizzate nel sistema 100 possono essere teste di stampa serigrafica convenzionali disponibili dalla Applied Materials Baccini S.p.A. le quali sono atte a depositare il materiale secondo uno schema desiderato sulla superficie di un substrato, o wafer, 150 disposto su un nido di lavorazione 131 in posizione “2†o “4†durante un procedimento di stampa serigrafica. In una forma di realizzazione, la testa di lavorazione 102 comprende una pluralità di attuatori, ad esempio, attuatori 105 (ad esempio motori a passo o servomotori) che sono in comunicazione con il controllore 101 di sistema e sono usati per regolare la posizione e/o l’orientamento angolare di una maschera di stampa serigrafica (non illustrata) disposta nella testa di lavorazione 102 rispetto al substrato 150 che viene stampato. In una forma di realizzazione, la maschera di stampa serigrafica à ̈ una lamina o una piastra metallica con una pluralità di fori, fessure, o altre aperture realizzate fra di esse per definire uno schema e una disposizione del materiale serigrafato su una superficie di un substrato, o wafer, 150. In una forma di realizzazione, il materiale serigrafato può comprendere un inchiostro o una pasta conduttiva, un inchiostro o una pasta dielettrica, un gel drogante, un gel di incisione, uno o più materiali di mascheratura, o altri materiali conduttivi o dielettrici. In generale, lo schema serigrafato che deve essere depositato sulla superficie di un substrato, o wafer, 150 à ̈ allineato al substrato, o wafer, 150 in maniera automatica, orientando la maschera di stampa serigrafica usando gli attuatori 105 e l’informazione ricevuta dal controllore 101 di sistema dal sistema di ispezione 200. In una forma di realizzazione, le teste di lavorazione 102 sono atte a depositare un materiale contenente metallo o contenente dielettrico su un substrato di cella solare che ha una larghezza fra circa 125 mm e 156 mm e una lunghezza fra circa 70 mm e 156 mm. Le Figure 8A-8B sono viste schematiche isometriche di nidi di lavorazione 131 che possono essere utilizzati nel sistema di lavorazione 100. Tipicamente, ciascun nido di lavorazione 131 comprende un convogliatore 139 che ha una bobina di alimentazione 135 ed una bobina di raccolta 136 che sono atte ad alimentare e trattenere un materiale 137 posizionato attraverso una piastra 138 come illustrato in Figura 8A, il quale materiale 137 definisce il piano di lavoro P su cui vengono di volta in volta appoggiati secondo il trovato i substrati 150 da lavorare. In una forma di realizzazione, il materiale 137 à ̈ un materiale poroso che permette ad un substrato 150 disposto su un lato del materiale 137 di essere trattenuto alla piastra 138 mediante un vuoto applicato al lato opposto del materiale 137 mediante aperture di vuoto realizzate nella piastra 138.

In un’altra forma di realizzazione, il convogliatore 139 à ̈ configurato come un sistema convogliatore continuo comprendente uno o più rulli di alimentazione 133 ed uno o più rulli folli 134 per alimentare il materiale 137 posizionato attraverso la piastra 138 come illustrato in figura 8B. La piastra 138 può avere una superficie di supporto, che definisce il suddetto piano di lavoro P, sulla quale il substrato 150 e il materiale 137 sono supportati e trattenuti durante la lavorazione realizzata nella testa di lavorazione 102. In una forma di realizzazione, il materiale 137 à ̈ un materiale poroso che consente ad un substrato 150 disposto su un lato del materiale 137 di essere trattenuto alla piastra 138 mediante un vuoto applicato al lato opposto del materiale 137 mediante aperture di vuoto realizzate nella piastra 138. In una forma di realizzazione, il materiale 137 viene pulito mentre à ̈ alimentato dai rulli di alimentazione 133 dopo il trasferimento del substrato 150.

In certe forme di realizzazione del presente trovato, i nidi di lavorazione 131 sono sempre configurati nello stesso orientamento quando caricano e scaricano i substrati 150. In tali forme di realizzazione, la configurazione di convogliamento continuo (Figura 8B) può essere preferita rispetto alla precedente configurazione di convogliamento (Figura 8A) poiché la precedente configurazione consuma il materiale 137 nel mentre ciascun substrato 150 viene caricato e scaricato dal nido di lavorazione 131. Così, nella configurazione di convogliamento in Figura 8 A, il materiale 137 deve essere periodicamente rimosso e sostituito durante la lavorazione. Al contrario, la configurazione di convogliamento continuo (Figura 8B) non consuma il materiale 137 durante il caricamento e lo scaricamento di ciascun substrato 150. Perciò, il sistema di convogliamento continuo, come illustrato in Figura 8B, può fornire tempi di ciclo, capacità e benefici di resa in certe forme di realizzazione del presente trovato.

Claims (8)

1. RIVENDICAZIONI 1. Procedimento per la stampa di un substrato (150) basato sulla tecnologia Metal Wrap Through (MWT), caratterizzato dal fatto che comprende: - una fase in cui si mette a disposizione un substrato (150) avente una superficie frontale (F) rivolta verso mezzi di stampa di una stazione di stampa provvista di più unità di stampa (102), una superficie posteriore (B) che viene appoggiata su un piano di lavoro (P) e fori passanti (151) che si estendono trasversalmente tra la superficie frontale (F) e la superficie posteriore (B); - un’operazione di stampa (55, 62) effettuata sulla superficie frontale (F), nel corso della quale i fori passanti (151) vengono metallizzati riempiendoli mediante una prima pasta (152) conduttiva a base di argento, oppure deponendo detta prima pasta (152) sul bordo di detti fori passanti (151), che funge da contatto tra la superficie frontale (F) e quella posteriore (B) del substrato (150); - un’operazione di stampa (52, 54; 64) effettuata sulla superficie frontale (F) nel corso della quale, in corrispondenza di ciascuno dei fori passanti (151), vengono metallizzati fingers (16) di raccolta che si estendono sostanzialmente radialmente da ciascuno dei fori passanti (151), mediante una seconda pasta (153) di contatto a base di argento.
2. 2. Procedimento come nella rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che una parte (52) dell’operazione di stampa (52, 54) per metallizzare i fingers (16) viene eseguita prima, in ordine temporale, dell’operazione di stampa (55) per metallizzare i fori passanti (151).
3. 3. Procedimento come nella rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che l’operazione di stampa (64) per metallizzare i fingers (16) viene eseguita dopo, in ordine temporale, dell’operazione di stampa (62) per metallizzare i fori passanti (151).
4. 4. Procedimento come nella rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che l’operazione di stampa (52, 54) per metallizzare i fingers (16) à ̈ un’operazione condotta in modalità di doppia stampa e si suddivide in almeno due sotto-operazioni, di cui una prima sotto-operazione (52) prevede una stampa per metallizzare i fingers (16) mediante la seconda pasta (153) di contatto a base di argento ed una successiva seconda sotto-operazione (54) prevede una stampa per metallizzare i fingers (16) mediante la prima pasta (152) conduttiva a base di argento.
5. 5. Procedimento come nella rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che la prima sotto-operazione (52) viene eseguita prima, in ordine temporale, dell’operazione di stampa (55) per metallizzare i fori passanti (151), mentre la seconda sotto-operazione (54) viene eseguita in contemporanea temporale e spaziale con l’operazione di stampa (55) per metallizzare i fori passanti (151), in cui una comune operazione di stampa mediante la stessa prima pasta (152) conduttiva a base di argento determina sia la metallizzazione dei fingers (16) e sia la metallizzazione dei fori passanti (151).
6. 6. Procedimento come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che comprende un’ulteriore operazione di stampa (56), effettuata sulla superficie posteriore (B), successivamente alla metallizzazione dei fingers (16) e dei fori passanti (151) eseguita sulla superficie frontale (F), nel corso della quale vengono metallizzati busbars (14) di contatto, in corrispondenza dei fori passanti (151) mediante una terza pasta (154) di contatto a base di argento ed alluminio.
7. 7. Procedimento come nella rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che comprende, inoltre, un’operazione di stampa (58) mediante la quale la superficie posteriore (B) viene metallizzata, mediante una quarta pasta (155) a base di alluminio, nelle regioni non coperte dai busbars (14), rivestendo, quindi, sostanzialmente in modo completo tutta la superficie posteriore (B) del substrato (150).
8. 8. Procedimento come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che comprende un’operazione di lavorazione (60) mediante la quale isolare la superficie frontale (F) da quella posteriore (B).