JP5193994B2 - 光電池用の支持体を金属化する装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、光電池を作成するために使用される支持体を金属化する装置及び方法、即ち前記支持体上に金属導体トラックを印刷する装置及びに方法に関する。

一般にシリコンで作られた薄い支持体で構成され光電池は既知である。この支持体は、最初にその光感度を高める既知の方式で処理され、次に金属化される。即ち、支持体は、印刷処理にかけられ、それにより、光電池のレイアウトを画定する導体トラックを作成するために支持体上に金属組成物のインク又はペーストが付着される。

より正確に言うと、前記金属化をセリグラフ処理（serigraphy process）によって行うことが知られている。セリグラフ処理では、支持台上に配置された支持体が、極めて細かく編まれた金属線でできたメッシュ（スクリーンと呼ばれる）の下側に置かれると共に接触され、このメッシュは、印刷される導体トラックを再現する細い開口（through fissure）を画定する。

スクリーンは、金属化インクが塗布され、次に加圧されて、インクを開口に通して下の支持体に付着させる。

光電池を作成するための支持体は、一般に、シリコンのブロックを横断方向に切断することによって得られ、１０分の数ミリメートルの厚さを有する薄箔が形成され、この箔は、太陽に暴露されるように意図された前面と同等の実質的に長方形のものである。この生産技術は、極めて平坦な表面を有する支持体を得ることができるが、高精度の切断作業を実行しなければならないのでコストが高い。

そのようなコストを削減するために、支持体は、押し出し形成によって直接作成されてきた。しかしながら、一般に「ストリングリボン」として知られるそのような支持体は、凹凸面を有し、横断方向の起伏は、支持体の有効暴露面積を大きくするので好都合であるが、金属化作業の際に不都合を引き起こす。

起伏面があると、導体トラックの印刷が不正確になり、また支持台上での支持体の支持が不均一になる危険がある。その結果、スクリーンによって支持体に加えられ圧力が小さい場合でもあっても、支持体を破壊することがよくある。

本発明の目的は、光電池を作成する支持体の金属化を、正確且つ効率的に、限られたコストで実行することができる装置及び方法を実現することである。これにより、シリコン支持体が押し出し形成で作成される場合であっても、金属化プロセス中に加圧によって支持体が破壊することを防止できる。

本出願人は、従来技術の欠点を克服し、上記目的を達成し、以下に述べる他の利益を得るために本発明を考案し実施した。

課題解決するための手段

本発明は、主クレームに記述され且つ本質的に特徴付けられ、一方従属クレームは、本発明の他の革新的な特徴を述べる。

上記の目的に従い、光電池用の支持体（シリコンで作成されると有利である）を金属化する本発明による装置は、支持体の第１の面である前面に金属組成物を転写して光電池用の導体トラックを得ることができる金属化手段と、支持体を第１の面と反対側の第２の面を介して置くことができる支持台とを有する。

本発明の特徴によれば、支持台は、弾性的に変形する（即ち、高い弾性率を有する）材料で作成されると共に、第２支持構造体に適合することができ、金属化手段の動作に従って支持台自体が凹凸に入り込む。

好ましい実施形態では、支持台は、シリコン、ゴム、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）等の高分子化合物で作成される。支持台は、シリコンで作成されると有利である。

変形例によれば、支持台は、極めて柔軟な天然ゴムで作成される。

好ましい実施形態では、金属化手段は、支持体の前記第１の面と接することができ且つ作成すべき導体トラックを再現する開口を有する少なくとも１枚のスクリーンと、少なくとも１個の広げ部材とを有し、広げ部材は、金属組成物を塗りスクリーンの開口を通過させるために摺動するとともにスクリーンに一定の圧力を作用させ、それにより金属組成物を支持体の第１の面上に付着させことができる。この実施形態では、支持台は、広げ部材によってスクリーンに印加され金属化すべき支持体に伝達される圧力の作用により変形することができる。

広げ部材は、その摺動方方向及び金属化すべき支持体の長手軸と実質的に平行な回転軸に対して揺動するのが有利である。

また、広げ部材は、スクリーンと金属化すべき支持体の第１の面とに対して垂直にスクリーンに向かって選択的に移動可能である。

また、広げ部材は、相手側の移動終端手段と協力してその移動とスクリーンに印加される圧力を制限することができる当接手段と連結されている。

好ましい実施形態では、広げ部材は、少なくとも１枚のへら又はブレードを有し、その下部には弾性的に変形する材料で作成されたエッジが設けられており、スクリーンに直接作用できる。

本発明の上記及びその他の特徴は、添付図面を参照して行われる非限定的な例としての好ましい実施形態の以下の説明から明らかになるであろう。

添付図面を参照すると、数字１０は、光電池の生産用の支持体１１を金属化するために使用することができる本発明による装置の全体を示す。

より正確に言うと、装置１０は、支持体１１（シリコン製であるのが有利である）の第１の面１１ａに、金属組成物のインク又はペーストで、作成すべき光電池１２のレイアウトを画定する導体トラック１３を印刷することができる。

装置１０は、後で明かになるように、支持構造物１８が配置された作業台１７を有し、作業台１７は、その位置を印刷される支持体１１の位置に適応させるために水平方向と垂直方向の両方に僅かに移動することができる。

支持構造物１８上に、貫通口１５を画定するフレーム１４が片持ち式に取り付けられ、そのフレームの内側にスクリーン１６が配置されて適切に固定されている。即ち、スクリーン１６は、細かく編まれた細い鋼線製のメッシュであり、支持体１１上に印刷される導体トラック１３を再現する複数の開口を画定する。

やはり支持構造物１８に連結されたフレーム１４上には、ヘッド２１を備えるスプレッダユニット１９があり、ヘッド２１は、図１に「Ａ」で示した方向に、実質的にスクリーン１６の一端から他端まで長手方向に移動可能である。

ヘッド２１にはブレード又はへら２０が取り付けられ、ブレード２０の下部には、後で説明するようにスクリーン１６上に金属インクを塗り広げる機能を有する柔軟な材料（例えば、ゴムやシリコン）製のエッジ２６が設けられている。

ブレード２０は、玉軸受２３によってブラケット２２と連結され、前記ブラケット２２に対して、ヘッド２１の移動方向「Ａ」（即ち、支持体１１の長手方向の軸）と実質的に平行な軸「Ｘ」の周りに僅かに揺動することができる。

ブラケット２２は、相対アクチュエータと連結されており、相対アクチュエータは、ヘッド２１に対してのブラケット２２の垂直方向（図１に示した方向「Ｂ」）の動きを可能にし、従ってブレード２０を、その下のスクリーン１６に接触するまで選択的に接近させ、スクリーン１６に所望の圧力を加えることを可能にする。

また、ブラケット２２に当接要素２４が連結され、当接要素２４は、ヘッド２１と一体の移動終端２５と接触させることができ、ブレード２０がスクリーン１６上に加える圧力を制限することができる。

移動プラットフォーム２７が、作業台１７上に摺動可能に取り付けられ、フレーム１４に対して側方（この場合は前に）に配置される第１の位置から、スクリーン１６の下方に配置される第２の位置まで選択的に移動することができる。

移動プラットフォーム２７の上には、支持体１１を第１の面１１ａと反対側の第２の面１１ｂを介して置くことができる支持台２８が設けられている。

支持台２８は、弾性的に変形する材料（即ち、例えば天然ゴム、合成ゴム、シリコン、ＰＶＣ等の、最小圧力を受けたときでも一時的に変形できるような高い弾性率を有する材料）で作成される。

装置１０は、有利には、導体トラック１３を印刷するために使用される金属インクをスクリーン１６に供給することができる供給部材と、支持台２８上の支持体１１の位置に応じてフレーム１４と従ってスクリーン１６の正確な配置を決定するためにコマンド及び制御ユニットと協力する表示手段とによって完全なものとされる。

以上説明した装置１０は、以下のように機能する。

移動プラットフォーム２７が第１の位置にある状態で、最初に、支持体１１がその第２の面１１ｂを介して支持台２８によって支持されるように支持台２８上に置かれる。

支持体１１が、押し出し形成によって直接作成され、従って起伏２９や他の表面の凹凸を有する場合、支持体１１は、起伏２９がブレード２０のエッジ２６と平行に、従って軸「Ｘ」と直角に向けられた状態で配置されるのが有利である（図５）。

移動プラットフォーム２７がその第２の位置にある状態でフレーム１４を支持体１１に対してセンタリングするために、表示手段が支持体１１の正確な位置を検出し、コマンド及び制御ユニットがフレーム１４の水平面上の相関した動きを決定する。

次に、支持体１１の第１の面１１ａ上にスクリーン１６を乗せるために、移動プラットフォーム２７が第２の位置に配置され、支持構造物１８が下降される。

次に、供給部材が、スクリーン１６上に金属インクを吐出した後、スプレッダユニット１９が作動される。

より正確に言うと、ブラケット２２は、当接要素２４と移動終端２５の間の接触が確認されるまで、ブレード２０のエッジ２６とスクリーン１６との間の初期ギャップ「ｌ」と関連した移動距離「ｃ」だけ下降し、その結果、ブレード２０は、スクリーン１６と接触し、スクリーン１６に一定の圧力を加える。

この状態で、ヘッド２１は、徐々に前進させられ、その結果、ブレード２０は、そのエッジ２６により、スクリーン１６に金属インクを塗り、その開口を通して金属インクを支持体１１の第１の面１１ａに配置し、これにより導体トラック１３を得る。

支持体１１に起伏２９がある場合、ブレード２０によってスクリーン１６上に加えられる圧力、従って支持体１１及びその下側の支持台２８に加えられる圧力が、ブレード２０の押圧によって起伏２９の断面形状に従って弾性変形するスクリーン１６の僅かなたわみを決定し、従ってより正確でより効率的な導体トラック１３の印刷の実行が可能になる。

更に、支持台２８が作成された材料の変形によって、支持台２８の上側面が起伏２９の断面形状に適応し、第２の面１１ｂの凹部を埋め、支持体１１の連続的且つ完全な支持を保証し、金属化工程中に支持体１１が破損する可能性を制限するか又は実質的に無くすことができる。

しかしながら、以上説明したような光電池用の支持体を金属化する装置１０及び方法に対して、本発明の分野と範囲から逸脱することなく、部品又は段階の修正及び／又は追加が可能であることは明かである。

例えば、スプレッダユニット１９及び／又はスクリーン１６を備えたフレーム１４は、支持体１１上に導体トラック１３を印刷するのに適した他の手段と置き換えることができる。

また、本発明を特定の例を参照して説明してきたが、当業者であれば、特許請求の範囲で述べるような特徴を有し光電池用の支持体を金属化する他の等価な装置又は完全に類似の方法を達成できることは確かであり、従ってこれらは全て特許請求の範囲により定義された保護範囲内に入る。

第１の機能段階にある本発明による光電池用の支持体を金属化する装置の一部を断面した側面図である。 第２の機能段階にある本発明による光電池用の支持体を金属化する装置の一部を断面した側面図である。 図１の装置の詳細な上面図である。 図２の装置の詳細な正面図である。 本発明による装置の詳細な断面図である。

Claims (10)

1. 導体トラック（１３）を作成することができる第１の面である前面（１１ａ）と、前記第１の面（１１ａ）と反対側の第２の面（１１ｂ）とを有する光電池用の支持体（１１）を金属化する装置であって、
   前記装置は、前記導体トラックを得るために前記第１の面（１１ａ）に金属組成物を移すことができる金属化手段（１６，１９，２０）と、前記支持体（１１）を前記第２の面（１１ｂ）を介して置くことができる支持台（２８）とを有し、
   前記金属化手段は、前記第１の面（１１ａ）と接触できる少なくとも１枚のスクリーン（１６）と、前記第１の面（１１ａ）に前記金属組成物を塗り、付着させるために、摺動可能で前記スクリーン（１６）に圧力を加えることが可能である、少なくとも１個の広げ部材（２０）とを有し、
   前記支持台（２８）は、最小圧力を受けたときでも一時的に変形できるような高い弾性率を有する弾性的に変形する材料で作成され、前記金属化手段（１６，１９、２０）が金属化工程において前記支持体（１１）を押圧すると、前記金属化手段（１６，１９、２０）の動作に従って前記支持台自体が前記第２の面（１１ｂ）の凹凸（２９）に入り込んで、前記支持体（１１）の前記第２の面（１１ｂ）に適合し、さらに、
   前記第１の面（１１ａ）の起伏の形状に適合するように、前記スクリーン（１６）が弾性変形可能である、装置。
2. 前記支持台（２８）は、高分子化合物で作成された、請求項１に記載の装置。
3. 前記支持台（２８）は、シリコンで作成された、請求項１又は２に記載の装置。
4. 前記支持台（２８）は、ゴムで作成された、請求項１又は２に記載の装置。
5. 前記支持台（２８）は、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）で作成された、請求項１又は２に記載の装置。
6. 前記支持台（２８）は、前記支持台（２８）を前記スクリーン（１６）に対して側方に配置する第１の位置から前記支持台（２８）を前記スクリーン（１６）の下に配置する第２の位置まで少なくとも選択的に移動させることができる移動体（２７）と連結された、請求項１に記載の装置。
7. 前記広げ部材（２０）は、その摺動方向又は前記支持体（１１）の長手軸と実質的に平行な回転軸（Ｘ）に対して揺動する、請求項１に記載の装置。
8. 前記広げ部材（２０）は、前記スクリーン（１６）に向かって選択的に移動可能であり、その移動と前記スクリーン（１６）に印加される圧力を制限するために移動終端手段（２５）と協力することができる当接手段（２４）と連結された、請求項１〜７のいずれか１項に記載の装置。
9. 前記広げ部材は、少なくとも１枚のへら又はブレード（２０）を有し、ブレード（２０）は下部には、前記スクリーン（１６）に作用することができる弾性的に変形する材料で作成されたエッジ（２６）を備える、請求項１〜８のいずれか１項に記載の装置。
10. 金属組成物によって導体トラック（１３）を上に作成することができる第１の面である前面（１１ａ）と、前記第１の面（１１ａ）と反対側の第２の面とを有する光電池用の支持体（１１）を金属化する方法であって、
    前記方法は、少なくとも、少なくとも１枚のスクリーン（１６）を有し、その上で広げ部材（２０）が圧力下で働くことができる、前記導体トラック（１３）を再現する第１の金属化手段（１６）に前記金属組成物を塗布する第１の段階と、
    圧力下で前記金属組成物を前記第１の面（１１ａ）に移して前記導体トラック（１３）を得るために前記第１の金属化手段（１６）を前記第１の面（１１ａ）と接触させる第２の段階とを含み、
    前記第２の段階で支持台（２８）上に前記支持体（１１）が前記第２の面（１１ｂ）を介して置かれ、前記支持台（２８）は高い弾性率を有する材料で作成され、最小圧力を受けたときでも一時的に変形でき、金属化工程において前記支持体（１１）が前記第１の金属化手段（１６）に押圧されると、前記第１の金属化手段（１６）によって印加される圧力に従って前記支持台自体が前記支持体（１１）の凹凸に入り込むために前記支持体（１１）の前記第２の面（１１ｂ）に適合することができ、さらに、
    前記第２の段階で、前記スクリーン（１６）は、前記第１の面（１１ａ）の断面形状に少なくとも部分的に適合するように弾性変形される、方法。

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