TW201344933A - 用於在非方形的基板上產生格線的方法 - Google Patents
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Abstract
一太陽能電池製造方法包含列印較長的中心格線及一或多對較短的「側」格線，以致兩格線組的端點在八邊形(偽方形)基板上形成階梯圖案。使用一特殊列印頭，其包括一組中心噴嘴，其經由一第一流動通路接收來自一第一閥的墨水，以列印較長的中心格線；及額外的多組側噴嘴，其經由額外的流動通路接收來自額外閥的墨水，以列印較短的「側」格線。該中心噴嘴具有出口孔口，其沿著製程方向自該側噴嘴的側出口孔口偏置。將一起始訊號同時傳送至該些閥，以致墨水本質上係同時通過該中心及側孔口兩者擠出，藉此擠出的墨水產生具有所需階梯圖案的格線端點。
Description
本發明係關於晶圓基電子裝置的製造，更特別地，係關於使用微擠出技術在H型太陽能電池上製造前側金屬化。
第15圖為簡化圖，顯示示範性的習知H型接觸式太陽能電池40H，其係藉由光電效應將日光轉換為電力。太陽能電池40H係形成在半導體(例如，多晶或單晶矽)基板41H上，半導體基板41H係使用已知技術處理，以包括n型摻雜上部區域41U及p型摻雜下部區域41L，以致在接近基板41H的中心形成pn接面。在半導體基板41H的前側表面42H上配置一系列的平行金屬格線(指狀線)44H(以端視圖顯示)，該等係電連接至n型區域41U。本質上為固體的導電層46係形成在基板41H的後側表面43上，並電連接至p型區域41L抗反射塗層47典型形成在基板41H的上部表面42上方。當來自日光光束L1的光子通過上部表面42進入基板41H，並以大於半導體能帶間隙的能量撞擊半導體材料原子(其激發價帶中的電子(「-」)，使之進入導帶，並允許電子及
相關的電洞(「+」)在基板41H內流動)時，太陽能電池40H產生電力。分開n型區域41U及p型區域41L的pn接面作用於防止已激發的電子與電洞的再結合，從而產生可經由格線44H及導電層46施加至一負載的電位差，如第15圖中所指示者。
第16(A)及16(B)圖為透視圖，顯示太陽能電池40P及40M的前側接觸圖案，其分別形成在方形(或矩形)的多晶矽(「多晶矽」)基板41P及八邊形(或其他非方形形狀)的單晶矽(單晶矽)基板41M上。兩太陽能電池40P及40M具有前側接觸圖案，其係由平行窄格線44P/44M之一陣列及一或多個較寬之垂直格線44P/44M延伸的集合線(匯流排棒)45構成，兩格線44P/44M及匯流排棒45係分別配置在基板41P及41M的上部表面42上。在兩種情況下，格線44P/44M如上述般自基板41P/41M集合電子(電流)，且匯流排棒45自格線44P/44M收集電流。在一光電模組中，匯流排棒45變為典型藉由焊接來附接金屬帶(未顯示)的點，其中該帶係用於在太陽能板中使電池彼此電連接(亦即，安排在一共用平台上的太陽能電池40P/40M陣列係以金屬線串聯或並聯連接)。以兩種類型的太陽能電池40P及40M，後側接觸圖案(未顯示)本質上係由連續的背面電場(BSF)金屬化層及多個(例如，三個)隔開的焊接墊金屬化結構構成，其中焊接墊金屬化結構的作用方式類似於匯流排棒45，且亦連接至用來使電池彼此電連接之相關的金屬帶(未顯示)。
那些熟悉此項技術者須了解，形成在多晶矽基板41P上的太陽能電池40P典型比形成在單晶矽基板41M上的太陽能電池40M製造起來更加價廉，但太陽能電池40M在將日光轉換為電力時比太陽能電池40P更有效率，從而抵銷一些較高的製造成本。多晶矽基板41P比單晶基板41M製造起來更為價廉，因為製造多晶矽晶圓的製程通常較簡單，且因此比單晶晶圓更便宜。典型地，多晶晶圓係使用澆鑄法形成為方形鑄塊，在其中將熔化的矽澆注至鑄件中，接著相對快速地進行冷卻，之後再將方形鑄塊切割為晶圓。不過，多晶矽晶圓的特徵在於不完美的表面，因為大批晶粒邊界阻礙日光透射進入電池，其減少太陽能吸收並導致較低的太陽能電池效率(亦即，每單位面積更少的電力)。也就是說，為了產生相同的瓦特數，多晶矽電池將需要具有比其單晶等同物更大的表面面積，其在有限的陣列空間可用時相當重要。反之，單晶基板(晶圓)係使用相對慢(長)的冷卻製程自單一晶體生長來形成圓柱形鑄塊。與太陽能電池40M相關之較高的生產成本亦部分地歸因於製造單晶晶圓41M的較高成本，其包含將圓柱形鑄塊切割為圓盤形晶圓，之後再將圓形晶圓切割為有效用於組裝至面板上之具有均勻表面的「偽」方形(多邊形)形狀(例如，第16(B)圖所示的八邊形形狀)。須注意形成這些「偽」方形基板包含切除圓形晶圓的周圍區段，其產生大量的矽廢料。不過，由於單晶矽基板41M包括單晶結構，其日光透射優於多晶矽基板41P，此對其較高的操作效率作出貢獻。
用於製造H型太陽能電池的習知方法包括網版印刷及微擠出。網版印刷技術首先係用於大規模的太陽能電池製造，但所具有之一缺點在於其需要與半導體基板實際接觸，導致相當低的製造良率。為了滿足針對低成本大面積半導體的需求，新近發展出微擠出方法，其包括使用微擠出列印頭將導電「格線」材料擠出至半導體基板的表面之上。
由於市場偏向朝較低成本的太陽能電池，習知之大量生產的微擠出系統及列印頭當前已經過最佳化，以根據第17圖所繪示的方法將導電膏(含有熔塊與導電材料)擠出至方形/矩形多晶矽基板41P。第17圖為簡化頂視圖，繪示當前在製造太陽能電池40P(其在第16(A)圖中顯示完整形式)期間用於列印格線44P至多晶矽基板41P之前側表面42上的微擠出方法。當自多個沿著橫越製程(X軸)的方向對準的噴嘴出口孔口69-PA擠出格線材料時，多晶矽基板41P係放置在習知的微擠出列印頭100-PA下方，並沿著製程(Y軸)方向相對微擠出列印頭100-PA移動，導致擠出的格線材料在基板41P上形成平行的格線結構44P。當噴嘴出口孔口69-PA放置在離基板41P的前緣41P-F一預定距離，以致格線44的前緣與前緣41P-F分開預定的間隙距離S時，擠出(格線列印)製程例如經由開啟一閥同時饋送格線材料至列印頭100-PA之中來開始。類似地，為了在格線44P的滯後端及基板41P的後緣41P-B之間提供一間隔，使格線列印製程終止。此間隙係設置於格線44P的前/後端及基
板41P的前/後緣之間，以防止格線44P及形成在基板41P之後側表面上的導體(未顯示)間的可能短路。與網版印刷技術相比，將摻雜物材料擠出至基板41P上提供對導電區域之特徵分辨率的優越控制，並幫助在不接觸基板41P的情況下沈積，從而避免晶圓破裂(亦即，增加製造良率)。這類製造技術係在例如美國專利申請案第20080138456號中揭示，其全文係以參照方式併入於此。
單晶基太陽能電池所面臨的另一問題在於當前的太陽能電池擠出列印設備係針對多晶基太陽能電池最佳化，無法以有效的方式用來製造八邊形(「偽方形」)單晶基太陽能電池。此問題係繪示於第18圖，其繪示使用習知的列印頭100-PA在八邊形單晶矽基板41M上產生格線44P。也就是說，習知的列印頭100-PA及相關的微擠出系統典型無法個別控制通過噴嘴出口孔口69-PA的擠出材料，藉此沿著基板41M之側面邊緣配置的格線44P在切角邊緣41M-C1及41M-C3(如第18圖中藉由虛線圓形所指示者)上方延伸，從而可能在格線44P及形成在基板41M之背側表面上的導體(未顯示)間產生短路。此問題之一可行的解決方式將是在角落區域上提供一遮罩或將重疊的格線部分移除。此方法將允許使用當前可用的設備，但將大大地增加製造成本，將藉由需要八邊形單晶矽晶圓之大量的預擠出或後擠出處理而潛在地降低良率，且亦將浪費格線材料。另一可行的方法將是修改列印頭，使之包括用於每一出口孔口的個別的閥，並修改系統來幫助個別控制該些閥，以致每一擠出格線的
端點可形成為具有所需的間隙距離，不管是否沿著基板的末端或切角邊緣形成皆然。不過，此方法將需要可觀(及非常昂貴)地改變微擠出控制系統，且將由於需要大量閥而難以實現。此外，由於現存之用於在方形多晶矽基板上產生太陽能電池的微擠出系統上的空間限制與有效負載，將大量的外部閥添加至現存的共同擠出系統是有問題的。
所需的是一用於在八邊形單晶矽基板上形成格線的方法，其避免上文提及之與習知的格線列印製程相關的問題。
本發明係關於一方法，其係針對在八邊形(或其他非方形/非矩形形狀)之半導體(例如，單晶矽)基板上之H型太陽能電池的製造最佳化，以致較長的「中心」及較短的「側」平行格線組本質上係以導致格線端點形成列印「階梯」圖案的方式同時擠出至基板表面上。平行格線係沿著製程方向擠出(列印)在基板表面上，並控制列印製程，以致在每一組格線內，格線具有本質上相同的長度，連同其端點本質上對準。較長的格線係配置在由基板之前緣及後緣所界定之基板的中心區域中，連同每一較長格線的端點配置在離基板之前緣及後緣一預定的間隙距離處。至少兩組較短的格線係列印在中心區域的相對側上，連同一組在兩相關的切角角落間沿著基板的側面邊緣之一延伸，且另一組在另兩個切角角落間沿著基板的另一側面邊緣延伸。設定較短格線的共用長
度，以致配置為最接近側基板之側面邊緣之兩最外側短格線的最外側端點係自切角角落偏置一預定距離。雖然結果的階梯圖案在切角角落的區域中並未最佳化較短格線的晶圓表面覆蓋率，本發明者已發現以此方式製成的H型太陽能電池提供可觀的製造優點，其大大地抵銷偏置之「階梯」格線圖案所導致的電池電效率之非常微小的損失，並可選擇階梯數來權衡製造複雜度及成本對電池效率。關於共同擠出的格線，在八邊形晶圓上列印階梯圖案的製造優點包括：最小程度的墨水浪費、無角落遮罩需求、不可能列印至超出晶圓邊緣(其可使電池短路)，且這類階梯列印子系統可在相同機械上以最小程度的精力及延遲取代習知的微擠出列印子系統。
100‧‧‧列印頭
100A‧‧‧列印頭總成
100B‧‧‧列印頭總成
100C‧‧‧列印頭總成
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116C-11‧‧‧輸入埠
116C-12‧‧‧輸入埠
116C-21‧‧‧輸入埠
116C-22‧‧‧輸入埠
116C-31‧‧‧輸入埠
116C-32‧‧‧輸入埠
120A-1‧‧‧充氣結構
120A-2‧‧‧充氣結構
120B-1‧‧‧充氣結構
120B-2‧‧‧充氣結構
120B-3‧‧‧充氣結構
120C-1‧‧‧充氣結構
120C-2‧‧‧充氣結構
130A‧‧‧下部平板
130B‧‧‧下部平板
130C‧‧‧下部平板
140C‧‧‧墊料/間隔物平板
141C‧‧‧墊料/間隔物平板
142C‧‧‧墊料/間隔物平板
143C‧‧‧墊料/間隔物平板
144C‧‧‧墊料/間隔物平板
145C‧‧‧墊料/間隔物平板
146C‧‧‧墊料/間隔物平板
147C‧‧‧墊料/間隔物平板
150A-1‧‧‧噴嘴層
150A-2‧‧‧噴嘴層
150B-1‧‧‧噴嘴層
150B-2‧‧‧噴嘴層
150B-3‧‧‧噴嘴層
150C-1‧‧‧噴嘴層
150C-2‧‧‧噴嘴層
150C-3‧‧‧噴嘴層
151C-1‧‧‧饋送層平板
151C-2‧‧‧饋送層平板
151C-3‧‧‧饋送層平板
152C-1‧‧‧饋送層平板
152C-2‧‧‧饋送層平板
152C-3‧‧‧饋送層平板
153C-1‧‧‧頂部噴嘴平板
153C-2‧‧‧頂部噴嘴平板
153C-3‧‧‧頂部噴嘴平板
155C-1‧‧‧開口
155C-3‧‧‧Y形細長通路
155C-4‧‧‧開口
156C-1‧‧‧底部噴嘴平板
156C-2‧‧‧底部噴嘴平板
156C-3‧‧‧底部噴嘴平板
159C-1‧‧‧開口
159C-2‧‧‧開口
159C-7‧‧‧細長通路
160C-1‧‧‧噴嘴輸出平板
160C-2‧‧‧噴嘴出口平板
160C-3‧‧‧噴嘴出口平板
162-1‧‧‧噴嘴
162-11‧‧‧噴嘴通路
162-12‧‧‧噴嘴通路
162-13‧‧‧噴嘴通路
162-14‧‧‧噴嘴通路
162-15‧‧‧噴嘴通路
162-16‧‧‧噴嘴通路
162-17‧‧‧噴嘴通路
162-18‧‧‧噴嘴通路
162-21‧‧‧噴嘴
162-211‧‧‧噴嘴通路
162-212‧‧‧噴嘴通路
162-22‧‧‧噴嘴
162-221‧‧‧噴嘴通路
162-222‧‧‧噴嘴通路
162A-1‧‧‧中心噴嘴
162A-21/22‧‧‧側出口孔口
162B-1‧‧‧中心噴嘴
162B-21/22‧‧‧側出口孔口
162B-31/32‧‧‧噴嘴通路
162C-1‧‧‧噴嘴通路
162C-21‧‧‧噴嘴通路
162C-22‧‧‧噴嘴通路
162C-31‧‧‧噴嘴通路
162C-32‧‧‧噴嘴通路
163-1‧‧‧流動分布系統
163-11‧‧‧入口通道
163-12‧‧‧分支通道
163-2‧‧‧流動分布系統
163-21‧‧‧入口通道
163-22‧‧‧分支通道
163A-1‧‧‧流動分布通路
163A-11‧‧‧流動通道
163A-12‧‧‧垂直流動通路區域
163A-13‧‧‧分支流動通路
163A-14‧‧‧充氣部出口
163A-2‧‧‧流動分布通路
163A-21‧‧‧流動通道
163A-22‧‧‧垂直流動通路區域
163A-23‧‧‧分支流動通路
163A-24‧‧‧充氣部出口
163B-11‧‧‧流動區域
163B-12‧‧‧垂直流動通路區域
163B-13‧‧‧分支流動通路
163B-14‧‧‧充氣部出口
163B-21‧‧‧流動區域
163B-22‧‧‧垂直流動通路區域
163B-23‧‧‧分支流動通路
163B-24‧‧‧充氣部出口
163B-31‧‧‧流動區域
163B-32‧‧‧垂直流動通路區域
163B-33‧‧‧分支流動通路
163B-34‧‧‧充氣部出口
163C-1411‧‧‧充氣部出口部分
163C-1412‧‧‧充氣部出口部分
163C-1413‧‧‧充氣部出口部分
163C-1421‧‧‧充氣部出口部分
163C-1422‧‧‧充氣部出口部分
163C-1423‧‧‧充氣部出口部分
165C‧‧‧相對側通路
166C‧‧‧交合點
167C‧‧‧中心通路
169-1‧‧‧出口孔口
169-11‧‧‧出口孔口
169-12‧‧‧出口孔口
169-13‧‧‧出口孔口
169-14‧‧‧出口孔口
169-15‧‧‧出口孔口
169-16‧‧‧出口孔口
169-17‧‧‧出口孔口
169-18‧‧‧出口孔口
169-21‧‧‧側出口孔口
169-211‧‧‧側出口孔口
169-212‧‧‧側出口孔口
169-22‧‧‧側出口孔口
169-221‧‧‧出口孔口
169-222‧‧‧出口孔口
169A-1‧‧‧中心出口孔口
169A-21/22‧‧‧側噴嘴
169B-1‧‧‧中心出口孔口
169B-21‧‧‧側噴嘴
169B-22‧‧‧側噴嘴
169B-31‧‧‧側出口孔口
169B-32‧‧‧側出口孔口
169C-1‧‧‧出口孔口
169C-21‧‧‧出口孔口
169C-22‧‧‧出口孔口
169C-31‧‧‧側孔口
169C-32‧‧‧側孔口
40-1‧‧‧H型太陽能電池
40-2‧‧‧H型太陽能電池
40B‧‧‧太陽能電池
40H‧‧‧太陽能電池
40M‧‧‧太陽能電池
40P‧‧‧太陽能電池
41‧‧‧半導體基板
41(t0)‧‧‧目標基板
41(t1)‧‧‧目標基板
41(t2)‧‧‧目標基板
41(t3)‧‧‧目標基板
41B‧‧‧後緣
41-B‧‧‧後緣
41-C1‧‧‧切角邊緣
41-C2‧‧‧切角邊緣
41-C3‧‧‧切角邊緣
41-C4‧‧‧切角邊緣
41F‧‧‧前緣
41-F‧‧‧前緣
41H‧‧‧基板
41L‧‧‧p型摻雜下部區域
41M‧‧‧基板
41P‧‧‧多晶矽基板
41P-F‧‧‧前緣
41P-B‧‧‧後緣
41-S1‧‧‧相對側面邊緣
41-S2‧‧‧相對側面邊緣
41U‧‧‧n型摻雜上部區域
42‧‧‧表面
43‧‧‧背側表面
44‧‧‧格線
44-1‧‧‧中心格線
44-11‧‧‧格線
44-11F‧‧‧前緣
44-12‧‧‧格線
44-12F‧‧‧前緣
44-1B‧‧‧後端點
44-1F‧‧‧前端點
44-21‧‧‧格線
44-211‧‧‧格線
44-211B‧‧‧端點
44-211F‧‧‧端點
44-212‧‧‧格線
44-212F‧‧‧前緣
44-21B‧‧‧後端點
44-22‧‧‧格線
44-222‧‧‧格線
44-222B‧‧‧端點
44-222F‧‧‧端點
44-22B‧‧‧後端點
44-31‧‧‧格線
44-32‧‧‧格線
44C‧‧‧細長擠出結構
44H‧‧‧格線
44M‧‧‧格線
44M-C1‧‧‧切角邊緣
44M-C3‧‧‧切角邊緣
44P‧‧‧格線
45‧‧‧集合線(匯流排棒)
46‧‧‧導電層
47‧‧‧抗反射塗層
50‧‧‧微擠出系統
50B‧‧‧微擠出系統
50C‧‧‧微擠出系統
55‧‧‧格線材料
55-1‧‧‧格線材料
55-2‧‧‧格線材料
55-3‧‧‧格線材料
55C‧‧‧格線結構
56‧‧‧供應流動路徑
56C-1‧‧‧供應流動路徑部分
56C-2‧‧‧供應流動路徑
57-1‧‧‧犧牲材料
57-2‧‧‧犧牲材料
57-3‧‧‧犧牲材料
57C-1‧‧‧犧牲材料部分
57C-2‧‧‧犧牲材料部分
60‧‧‧材料饋送系統
60C-1‧‧‧格線材料源
60C-2‧‧‧犧牲材料源
61-1‧‧‧閥
61-2‧‧‧閥
61B-1‧‧‧閥
61B-2‧‧‧閥
61B-3‧‧‧閥
61C-11‧‧‧閥
61C-12‧‧‧閥
61C-21‧‧‧閥
61C-22‧‧‧閥
61C-31‧‧‧閥
61C-32‧‧‧閥
62C‧‧‧外殼
62C-IN‧‧‧入口埠
62C-OUT‧‧‧出口埠
63C-1‧‧‧內室部分
63C-2‧‧‧內室部分
64C‧‧‧固定密封結構
64C-1‧‧‧密封件
64C-2‧‧‧中心開口
65C‧‧‧可移動活塞
66C‧‧‧軸
67C‧‧‧止動器
68C‧‧‧圓錐表面
69-PA‧‧‧噴嘴出口孔口
80‧‧‧輸送器
90‧‧‧控制器
90B‧‧‧控制器
90C‧‧‧控制器
97C‧‧‧致動器
97C-11‧‧‧致動器
97C-12‧‧‧致動器
97C-21‧‧‧致動器
97C-22‧‧‧致動器
97C-31‧‧‧致動器
97C-32‧‧‧致動器
C11‧‧‧訊號線
C12‧‧‧訊號線
C21‧‧‧訊號線
C22‧‧‧訊號線
C31‧‧‧訊號線
C32‧‧‧訊號線
F1A‧‧‧箭頭
F1B‧‧‧箭頭
G1‧‧‧間隙距離
G2‧‧‧間隙距離
H‧‧‧高度
L1‧‧‧日光光束
L1F‧‧‧第一線
L2‧‧‧共同長度
L2B‧‧‧第四線
L2F‧‧‧第三線
O‧‧‧偏置距離
O1‧‧‧偏置距離
O2‧‧‧偏置距離
P11‧‧‧入口壓力
P12‧‧‧入口壓力
P21‧‧‧入口壓力
P22‧‧‧入口壓力
P31‧‧‧入口壓力
P32‧‧‧入口壓力
R1‧‧‧中心區域
R2-S1‧‧‧側區域
R2-S2‧‧‧側區域
S‧‧‧階距
SP1‧‧‧階梯圖案
SP2‧‧‧階梯圖案
SP2B‧‧‧後二階圖案
SP2F‧‧‧前二階圖案
W‧‧‧寬度
X1‧‧‧第一孔口線
X1C‧‧‧中心橫越製程區域
X2‧‧‧第二孔口線
X2-S1‧‧‧橫越製程側區域
X2-S2‧‧‧橫越製程側區域
X3-S1‧‧‧橫越製程側區域
X3-S2‧‧‧橫越製程側區域
θ‧‧‧銳角
本發明的這些及其他特徵、實施態樣及優點當可由下列的敘述、附加申請專利範圍及伴隨圖式而獲得更佳了解，其中：第1圖為透視圖，顯示根據本發明之一簡化的微擠出系統及藉由該系統製造之一H型太陽能電池；第2(A)及2(B)圖為分解透視及底視圖，顯示根據本發明之另一實施例之一簡化的微擠出列印頭總成，其係由第1圖的微擠出系統所用；第3(A)、3(B)、3(C)及3(D)圖為簡化的頂視圖，顯示根據本發明之另一實施例，在一格線列印操作期間，一部分之第1圖的微擠出系統；第4圖為簡化的部分透視圖，顯示在第3(B)
圖之格線列印操作期間之第2(A)圖之一部分的簡化列印頭總成；第5圖為簡化的側視圖，顯示根據本發明之一特定實施例之一多層微擠出列印頭總成；第6(A)及6(B)圖為頂視圖，顯示根據本發明之另一特定實施例之用在第5圖之多層微擠出列印頭總成中的充氣結構；第7圖為簡化的側視圖，顯示根據本發明之另一特定實施例之一用於產生二階格線圖案的多層微擠出列印頭總成；第8圖為第7圖之微擠出列印頭總成的後視底視圖；第9(A)、9(B)、9(C)及9(D)圖為簡化的頂視圖，顯示根據本發明之另一實施例，在一格線列印操作期間，利用第7圖之多層微擠出列印頭總成之一部分的微擠出系統；第10圖為簡化的前視圖，顯示根據本發明之另一特定實施例之一共同擠出系統；第10(A)、10(B)及10(C)圖為簡化圖，顯示用在第10圖之共同擠出系統中之多個閥的其中一個的不同操作狀態；第11圖為用在第10圖之共同擠出系統中之微擠出列印頭總成的分解透視圖；第12圖為放大的部分分解透視圖，顯示第11圖之微擠出列印頭總成之示範性部分的額外細節；
第13圖為簡化圖，繪示第11圖之列印頭總成的單一共同擠出噴嘴；第14圖為簡化的端視圖，顯示藉由第11圖之列印頭總成之單一共同擠出噴嘴所產生之一示範性擠出結構；第15圖為簡化的橫剖面側視圖，顯示習知的太陽能電池；第16(A)及16(B)圖分別為頂視及底視透視圖，顯示習知的H型太陽能電池；第17圖為簡化的頂視圖，繪示使用習知的擠出列印頭之一格線列印製程；第18圖為頂視平面圖，繪示使用第17圖所示之習知的擠出列印頭在非矩形基板上形成格線。
第1圖顯示在藉由簡化的微擠出系統50執行之製造製程期間的兩個H型太陽能電池40-1及40-2。微擠出系統50通常包括列印頭100；機構80，其用於在列印頭100下方輸送半導體基板41；閥61-1及61-2，其開啟及閉合，以將來自材料饋送系統60的格線材料55經由供應流動路徑56供應給列印頭100；及控制器90，其經由控制訊號控制閥61-1及61-2的操作(開啟/閉合)狀態。
定向輸送器80及列印頭100，以致格線44彼此平行，並在每一基板41上沿著製程(Y軸)方向延伸。列印頭100係藉由一X-Y-Z定位機構固持，以致列
印頭100沿著橫越製程(X軸)的方向對準。列印頭100亦藉由X-Y-Z定位機構維持在一預定的垂直(Z軸)位置，其位於基板41之上部表面42的上方。
每一H型太陽能電池40-1及40-2的基板41為「偽方形」單晶矽基板，其具有多邊(例如，八邊形)的周圍邊緣。為了敘述目的，每一基板41的前緣41-F及後緣41-B在格線列印製程期間係沿著橫越製程的方向定向，且相對的側面邊緣41-S1及41-S2在格線列印製程期間係沿著製程方向延伸。基板41亦包括至少四個切角邊緣41-C1、41-C2、41-C3及41-C4，其以銳角θ從相關的前緣、後緣及側面邊緣延伸。
每一H型太陽能電池的特徵在於格線44包括一組較長的「中心」格線44-1及二或多組較短的「側」格線44-21及44-22，所有均具有從基板41的周圍邊緣隔開的端點。較長的中心格線44-1係配置在界定於基板前緣41-F及後緣41-B之間的中心區域R1中，且每一較長的中心格線44-1具有共同長度L1，其係界定在從基板41的前緣41-F及後緣41-B以預定的間隙距離G1分別配置的端點之間。兩組較短的「側」格線44-21及44-22分別配置在基板41的側區域R2-S1及R2-S2之中，其係位於中心區域R1的相對側上，並界定在沿著製程方向對準之相關的切角角落之間。每一較短的側隔線組44-21及44-22具有共同長度L2，其比長度L1短下文提出的距離。設定較短格線組44-21及44-22的共同長度，以致兩最外側短格線的端點(亦即，格線44-211及44-222，
其分別配置為最接近側面邊緣41-S1及41-S2)自鄰接的切角邊緣偏置一預定距離。
每一太陽能電池40-1及40-2的特徵亦在於較長的「中心」格線44-1與較短的「側」格線組44-21及44-22的端點在基板41上形成預定的「階梯」圖案SP1及SP2。控制列印製程，以致兩組側格線44-21及44-22的前與後端點本質上沿著橫越製程X軸的方向對準。也就是說，側格線44-21的前端點界定第三線L2F，其本質上與側格線44-22的前端點共線，且側格線44-21的後端點界定第四線L2B，其本質上與側格線44-22的後端點共線。第一線L1F自第三線L2F偏置階距S，藉此前端點線L1F及L2F形成第一階梯圖案SP1，其在太陽能電池40-1及40-2的上游端藉由虛線顯示。類似的階距隔開第二線L1B及第四線L2B，藉此後端點線L1B及L2B形成第二階梯圖案SP2，其在太陽能電池40-1的下游端亦藉由虛線顯示。
參照第1圖的上左部分，列印頭100包括通常塊狀的主體101，其界定至少兩個輸入埠116-1及116-2、至少三組噴嘴162-1、162-21及162-22以及至少兩個流動分布系統163-1及163-2，其界定自輸入埠116-1及116-2至噴嘴162-1、162-21及162-22的流動通道。
根據本發明之一實施態樣，列印頭100係如此構成，以致界定在噴嘴162-1、162-21及162-22末端的多個噴嘴出口孔口係以偏置安排配置，其形成由格線44之前端點形成的偏置「階梯」圖案SP1。首先，噴嘴
162-1係配置在列印頭100的中心區域，且噴嘴162-21及162-22係配置在列印頭100的相對側上(亦即，噴嘴162-1位於噴嘴162-21及162-22之間，如沿著橫越製程的方向所測量得到的)。每一中心噴嘴162-1終止於相關的「中心」出口孔口169-1，且所有出口孔口169-1係沿著橫越製程(X軸)的方向對準，並配置為鄰接列印頭主體101的前端。每一側噴嘴162-21終止於相關的「側」出口孔口169-21，且每一噴嘴162-22終止於相關的「側」出口孔口169-22，連同出口孔口169-21及169-22沿著橫越製程(X軸)的方向對準，並配置為鄰接列印頭主體101的後端。此偏置安排的特徵在於中心出口孔口169-1沿著製程(Y軸)方向自側出口孔口169-21及169-22偏置偏置距離O，其係設計為允許所列印的階梯圖案(例如，SP1)具有所需的階距。須注意沿著橫越製程(X軸)方向之鄰接孔口間的間距與格線44間所需的間距相同，且側出口孔口169-21及169-22係朝下游方向(亦即，沿著製程Y軸的方向)配置為與「中心」出口孔口169-1相距預定的偏置距離O。因此，由中心出口孔口169-1及側出口孔口169-21和169-22所形成的偏置安排(圖案)類似於階梯圖案SP1。如下文所提出的額外細節，以此偏置圖案提供具有「中心」及「側」孔口的列印頭100之一優點在於通過列印頭100流向所有孔口169-1、169-21及169-22的格線材料係使用單一的「開始」(閥開啟)訊號來初始化。也就是說，以此安排，當格線材料55-1及55-2同時通過出口孔口169-1及側出口孔口169-21及169-22
擠出時，所擠出的格線材料固有地形成平行格線44，連同具有「階梯」圖案SP1的起始點。
根據本發明之另一實施態樣，流動分布系統163-1及163-2係如此形成，以致通過輸入埠116-1進入列印頭100的格線材料55-1係藉由流動分布系統163-1分布至噴嘴162-1，且通過輸入埠116-2進入列印頭100的格線材料55-2係藉由流動分布系統163-2分布至噴嘴162-21及162-22。也就是說，第一輸入埠116-1僅與噴嘴162-1經由分布系統163-1連通，以致通過輸入埠116-1進入列印頭100的格線材料55-1通過中心出口孔口169-1的其中之一退出。類似地，第二輸入埠116-2與噴嘴162-21及162-22經由分布系統163-2連通，以致通過輸入埠116-2進入列印頭100的格線材料55-2通過側出口孔口169-21或169-22的其中之一退出。分開的流動分布系統163-1及163-2幫助以下文提出的方式形成後側階梯圖案SP2。
第2(A)及2(B)圖顯示列印頭100的額外細節。中心噴嘴162-1(其係藉由垂直虛線指示)包括八個個別的噴嘴通路162-11至162-18，側噴嘴162-21包括兩個噴嘴通路162-211及162-212，且側噴嘴162-22包括兩個噴嘴通路162-221及162-222。每一噴嘴通路162-11至162-18形成流動分布系統163-1及相關的輸出孔口169-1間的流動通道。類似地，噴嘴通路162-211及162-212在流動分布系統163-2及出口孔口169-211與169-212之間分別延伸，且噴嘴通路162-221及162-222
在流動分布系統163-2及出口孔口169-221與169-222之間分別延伸。
根據本發明繪示在第2(A)圖中之一實施態樣，流動分布系統163-1及163-2界定一流動通路系統，其將格線材料分布至每一噴嘴。第一流動分布系統163-1包括入口通道163-11及一組互連的第一分支通道163-12，其在入口埠116-1及噴嘴通路162-11到162-18之間連通，以致將進入第一入口埠116-1的格線材料55-1經由入口通道163-11及對應的一系列第一分支通道163-12傳送至每一出口孔口169-1。類似地，第二流動分布系統163-2包括入口通道163-21及一組互連的第二分支通道163-22，其溝通第二入口埠116-2及噴嘴通路162-211、162-212、162-221及162-222，以致將進入入口埠116-2的格線材料55-2經由入口通道163-12及對應的一系列第二分支通道163-22傳送至每一出口孔口169-211、169-222、169-221及169-222。分支通道163-12係形成為本質上對稱的一系列流動路徑，以致從入口埠116-1到每一中心噴嘴通道169-11到169-18的流阻(或流導)本質上相等。類似地，分支通道163-22係形成為本質上對稱的第二系列流動路徑，以致從入口埠116-2到每一側噴嘴通道169-211、169-212、169-221及169-222的流阻/流導本質上相等。以此方式提供對稱流動路徑的優點在於格線材料55-1係通過列印頭100以本質上相同的流動壓輸送至每一出口孔口169-11到169-18，且格線材料55-2係通過列印頭100以本質上相同的流動壓輸送
至每一出口孔口169-211、169-212、169-221及169-222。
第2(B)圖為列印頭100的底視圖，顯示出口孔口之偏置安排的額外細節。第一出口孔口169-11至169-18(在此處共同稱為出口孔口169-1)係沿著橫越製程(X軸)的方向對準，以界定第一孔口線X1，並配置在列印頭100的中心區域XC1中。類似地，對準第二出口孔口169-211、169-212、169-221及169-222，以共同界定沿著橫越製程方向延伸的第二孔口線X2，連同出口孔口169-211及169-212配置在第一橫越製程側區域X2-S1，且出口孔口169-221及169-222配置在第二橫越製程側區域X2-S2。如第2(B)圖所指示，第一孔口線X1與第二孔口線X2沿著製程(Y軸)方向隔開偏置距離O，且中心區域X1沿著橫越製程(X軸)的方向完全配置在側區域X2-S1及X2-S2之間。
再次參照第1圖，除了列印頭100及輸送器80之外，微擠出系統50包括兩個閥61-1及61-2，其係配置在供應流動路徑56之中，並用於控制格線材料55從材料饋送系統(源)60至列印頭100的流動；一控制器90，其使用已知技術配置，以個別地使用下述方式控制兩個閥61-1及61-2的操作(開啟/閉合)狀態，以產生具有偏置圖案SP1及SP2的格線44。閥61-1係連接在源60及入口埠116-1之間，並受控來供應格線材料55的第一部分55-1進入列印頭100，以用於分布至中心出口孔口169-1。閥61-2係連接在源60及入口埠116-2之間，並如下文所提出般地受控，以供應格線材料55的第二部
分55-2進入列印頭100，以用於分布至側出口孔口169-21及169-22。控制器90以下文參照第3(A)至3(D)圖所述的方式產生並傳送控制訊號「開啟」、「閉合-1」及「閉合-2」至閥61-1及61-2，以幫助所需的格線列印製程。
第3(A)至3(D)圖描繪藉由系統50在基板41上形成格線。使用虛「隱」線繪示列印頭100，以顯示出口孔口在列印製程期間的定向。列印頭100及目標基板41係使用已知技術配置，以致目標基板41通過列印頭100下方。
第3(A)圖顯示目標基板41(t0)(亦即，目標基板41位於初始時間t0，同時目標基板41正沿著製程(Y軸)方向在列印頭100的下方移動，且已到達相對列印頭100之一預定的列印起始點位置(亦即，前緣41-F配置在中心出口孔口169-1的下方)。在時間t0，控制器90傳送閥「開啟」命令至閥61-1及61-2兩者，以致閥61-1及61-2兩者的操作狀態從閉合轉變為開啟。同時開啟閥61-1及61-2兩者致使格線材料部分55-1及55-2通過入口埠116-1及116-2流入列印頭100以同時開始，其轉而致使格線材料從中心出口孔口169-1及側出口孔口169-21及169-22同時擠出至上部表面42之上。
第3(B)圖及第4圖顯示在初始化格線材料流動的不久之後的目標基板41(t1)，並顯示已於時間t1列印至上部表面42之上的部分格線44-1、44-21及44-22。如在這些圖中所指示的，因為中心出口孔口169-1係沿
著橫越製程的方向對準，同時自中心出口孔口169-1擠出格線材料致使中心格線44-1的前緣44-1F與前緣41F對準並隔開所需的間隙距離G1(亦即，如第4圖所示，格線41-11及41-12的前緣41-11F及41-12F係與前緣41-F隔開間隙距離G1)。類似地，因為側出口孔口169-21及169-22係沿著橫越製程的方向對準，同時自側出口孔口169-21及169-22擠出格線材料產生具有沿著橫越製程方向對準之個別前緣的側格線44-21及44-22，連同最外側之側格線44-211及44-222的前緣分別與切角邊緣41-C1及41-C3隔開所需的間隙距離G2。另外，因為中心出口孔口169-1與側出口孔口169-21及169-22係以上文提及的偏置安排配置，同時自兩組孔口擠出格線材料產生具有所需之「階梯」圖案的格線44-1、44-21及44-22(亦即，格線44-11及44-22的前緣44-11F及44-12F自格線44-211及44-212的前緣44-211F及44-212F偏置所需的階距S)。
第3(C)圖顯示當目標基板41已經幾乎完全通過列印頭100下方並已到達相當於較短格線44-21及44-22之後端點之一預定點時的目標基板41(t2)。在時間t2，控制器90傳送閥閉合訊號「閉合-2」(示於第1圖)，藉此閥61-2閉合而終止格線材料55-2通過輸入埠116-2進入列印頭100的流動，其轉而終止格線材料自側孔口169-21及169-22的擠出，從而形成後端點44-21B及44-22B(示於第3(D)圖，針對側格線44-21及44-22)。具體而言，格線材料通過側孔口169-21及169-22的流動
係同時終止，以致側格線結構44-21及44-22的後端點44-21B及44-22B係平行橫越製程X軸的方向對準，並完全配置在目標基板41的周圍邊緣內側。須注意閥61-1在時間t2維持開啟的操作狀態，以致格線材料55-1持續流過輸入埠116-1及列印頭100至中心孔口169-1。
第3(D)圖顯示當目標基板41已到達列印操作末端的目標基板41(t3)(亦即，當中心孔口169-1係放置在離目標基板41之後緣41B所需的間隙距離)。此時，控制器90傳送第二閉合命令閉合-1至第一閥61-1(示於第1圖)，從而終止格線材料55-1自閥61-1通過輸入埠116-1進入列印頭100的流動，其轉而終止格線材料通過中心噴嘴孔口169-1的擠出。格線材料55-1的終止產生中心格線結構44-1的後端點44-1B，其平行橫越製程(X軸)的方向對準，並與後緣41B隔開預定的間隙距離。
參照第3(A)至3(D)圖的上述列印操作提供數個優於習知列印方法的優點。首先，此方法提供一用於在八邊形單晶基板上以顯著較便宜卻更可靠且可重複的方式產生H型太陽能電池的簡單方法，其相較於使用習知的擠出/遮罩或網版印刷方法更為可行，從而幫助以可與形成在方形/矩形多晶矽晶圓上之太陽能電池相比的成本製造較高品質的單晶基H型接觸式太陽能電池。此外，該列印方法及相關硬體可以最小程度的修改在現存的格線列印系統上實現，從而允許在不需要大筆重新裝備成本的情況下，於單晶矽晶圓上製造較高效率的H型太陽能電池。
第5圖為剖面側視圖，顯示多層列印頭總成100A，其包括光學背材111A，其作用如一塊體，用於將供應線附接至入口埠116A-1及116A-2、用於通過流動通道163A-11及163A-21將格線材料55-1及55-2傳送至列印頭總成100A之中以及用於在格線列印操作期間使列印頭總成100A維持在適當定向。除了提供額外的饋送線附接點及相關的流動路徑之外，背材111A的功能類似於習知微擠出系統中所用的背材結構。
多層列印頭總成100A類似於列印頭100(上文所討論者)之處在於列印頭總成100A包括一列中心噴嘴162A-1，其界定中心出口孔口169A-1(於端視圖中顯示)；及兩組側噴嘴162A-21及162A-22，其分別界定側出口孔口169A-21及169A-22，其中中心出口孔口169A-1係自側出口孔口169A-21及169A-22偏置預定的偏置距離O。也就是說，以本質上與第1圖所示者一致的方式，出口孔口169A-1係配置在列印頭總成100A的中心橫越製程區域之中，且每一出口孔口組169A-21及169A-22包括至少兩個出口孔口，其係配置在沿著橫越製程方向藉由中心橫越製程區域分開的側區域中，並沿著製程方向朝下游位於離出口孔口169A-1偏置距離O之處，藉此通過出口孔口169A-1及169A-21/22同時擠出的格線材料在目標基板上以階梯圖案產生格線。
多層列印頭總成100A異於列印頭100之處在於列印頭總成100A係由數個層狀結構組成，該些層狀結構係以螺栓或以其他方式固定在一起，成為一堆疊安
排，以形成一體結構並藉由背材111A固持。具體而言，列印頭總成100A包括上部平板110A、第一充氣層120A-1、第一噴嘴層150A-1、第二充氣層120A-2、第二噴嘴層150A-2及下部平板130A。如第5圖所示之虛線途徑所指示的，每一層係如此構成，以致為格線材料55-1及55-2提供從入口埠116A-1及116A-2延伸通過每一層至出口噴嘴169A-1及169A-21/22的流動途徑115A-1及115A-2。須注意，入口埠116A-1及116A-2與流動途徑115A-1及115A-2的位置、途徑方向及途徑尺寸在第5圖中均為了敘述目的而加以修改。
上部平板110A及下部平板130A為剛性結構，其作用於在列印製程期間剛性地將噴嘴層及充氣層夾緊在一起。上部平板110A亦包括部分的垂直流動通路區域163A-12及163A-22，其在背材111A及第一充氣部120A-1間連通。如第5圖所指示，噴嘴層150A-1與150A-2及充氣部120A-1與120A-2係安排在上部平板110A及下部平板130A之間，以致上部平板110A接觸充氣結構120A-1，且下部平板130A接觸噴嘴層150A-2。兩平板110A及130A均使用已知技術切削(或以其他方式形成)自適當的金屬(或其他剛性材料)塊體。
噴嘴層150A-1及150A-2為分開(隔開)結構，其固定地維持在與彼此相距一藉由第一充氣部120A-1(及可用的任何其他間隔「墊片」層)之厚度所決定的距離。噴嘴層150A-1係形成為包括一組中心出口孔口169A-1，且第二噴嘴層150A-2係形成為包括兩組側
出口孔口169A-21及169A-22(共同顯示於第5圖的端視圖中，並標示為169A-21/22)。在噴嘴層150A-1及150A-2間維持的距離經過選擇，以致中心噴嘴出口孔口169A-1與側噴嘴出口孔口169A-21/22分開偏置距離O。藉由將噴嘴層150A-1及150A-2構成為分開結構所提供之一優點在於例如經由增加或減少配置在噴嘴層150A-1及150A-2間的間隔層(墊片)來調整偏置距離O。根據已建立的方法及設計，每一噴嘴層150A-1及150A-2係由堆疊的金屬或聚合物平板組成。使用已建立的噴嘴層製造方法及設計來構成噴嘴層150A-1及150A-2之一優點在於此方法最小化設計及製造成本。使用現存的噴嘴設計及製造方法來產生噴嘴層150A-1及150A-2尚有另一可能的優點在於微擠出列印頭總成100A具有可與用來在多晶矽晶圓上製造H型太陽能電池的習知微擠出列印頭相比的尺寸，其轉而幫助在現存的微擠出系統中以最小程度的修改使用列印頭總成100A。
列印頭總成100A的不同層界定分開的流動分布通路，其在入口埠116A-1與116A-2及噴嘴162A-1與162A-21/22間分布格線材料。也就是說，第一流動分布通路163A-1在入口埠116A-1及噴嘴162A-1間連通，並包括第一流動區域163A-11、垂直流動通路區域163A-12、沿著充氣部120A-1延伸的分支流動通路163A-13及從充氣部120A-1向下延伸至噴嘴162A-1的充氣部出口163A-14。類似地，第二流動分布通路163A-2在入口埠116A-2及噴嘴162A-21/22間連通，並包括第
一流動區域163A-21、垂直流動通路區域163A-22、沿著充氣部120A-2延伸的分支流動通路163A-23及從充氣部120A-2向下延伸至噴嘴162A-21/22的充氣部出口163A-24。使用通過充氣部120A-1及噴嘴層150A-1的垂直流動分布通路163A-22來將格線材料傳遞至充氣部120A-2及噴嘴層150A-2幫助在對現存的微擠出系統作出最小程度修改的情況下使用列印頭總成100A。針對每一流動層使用分開的充氣部120A-1及120A-2係藉由允許每一流動分布系統163A-1/2使用習知之微擠出列印頭所用的方法形成在分開的充氣結構上來簡化流動分布系統163A-1及163A-2的設計。
第6(A)及6(B)圖顯示部分的流動分布通路163A-1及163A-2，其分別界定在充氣部120A-1及120A-2之中。第6(A)圖顯示充氣部120A-1，其界定第一流動區域(第一充氣部入口)163A-12之一下部部分；分支流動通路163A-13；及第一充氣部出口163A-14的上部部分。第6(B)圖顯示充氣部120A-2，其界定第一流動區域(第二充氣部入口163A-22之一下部部分；分支流動通路163A-23；及第二充氣部出口163A-24的上部部分。充氣部120A-1及120A-2係藉由切削或以其他方式成形金屬或硬塑膠材料來構成，以致從入口埠116A-1及116A-2至相關噴嘴162A-1及162A-21/22所行進的流動距離本質上相等。具體而言，充氣部120A-1的分支流動通路163A-13係形成為本質上對稱的一系列流動路徑，以致通過第一充氣部入口163A-12進入充氣部120A-1
的格線材料本質上沿著分支流動通路163A-13的對應分支行進相同距離至任一第一充氣部出口163A-14。使用對稱的流動分布通路163A-1及163A-2幫助在每一噴嘴169A-1及169A-21/22產生均勻的擠出壓力。
第7及8圖顯示多層列印頭總成100B，其係用於產生「二階」格線圖案。
在第7圖中，列印頭總成100B類似於列印頭總成100A之處在於其包括數個層狀結構，其係以堆疊安排使用螺栓或以其他方式固定在一起，以形成由背材111B固持的成層結構。此外，多層列印頭總成100B包括上部平板110B、第一充氣層120B-1、第一噴嘴層150B-1、第二充氣層120B-2、第二噴嘴層150B-2及下部平板130B，其中第一噴嘴層150B-1包括一列中心噴嘴162B-1，其界定中心出口孔口169B-1，且噴嘴層150B-2包括兩組側噴嘴162B-21及162B-22，其分別界定側出口孔口169B-21及169B-22，其中中心出口孔口169B-1係自側出口孔口169B-21及169B-22偏置預定的偏置距離O1。此外，列印頭總成100B界定第一流動分布通路163B-1，其在入口埠116B-1及噴嘴162B-1間連通，並包括第一流動區域163B-11、垂直流動通路區域163B-12、沿著充氣部120B-1延伸的分支流動通路163B-13及從充氣部120B-1向下延伸至噴嘴162B-1的充氣部出口163B-14。類似地，第二流動分布通路163B-2在入口埠116B-2及噴嘴162B-21/22間連通。構成分支流動通路163B-33，以致從入口埠116B-1及116B-2行
進至相關噴嘴162B-1及162B-21/22的流動距離本質上相等。
多層列印頭總成100B與列印頭總成100A的相異之處在於列印頭總成100B包括額外兩組「側」噴嘴通路162B-31及162B-32(共同表示為162B-31/32)，其界定額外兩組「側」出口孔口169B-31及169B-32(共同表示為169B-31/32)；及流動分布通路163B-3，其在入口埠116B-3及噴嘴162B-31/32間連通。噴嘴通路162B-31/32係配置在噴嘴層150B-3中，其與流動分布通路163B-3經由充氣層120B-3連通，藉此將噴嘴層150B-3放置在噴嘴層150B-2的下游處，以致出口孔口169B-31/32係沿著製程(Y軸)方向自出口孔口169B-21/22偏置與偏置距離O1本質上相等的第二偏置距離O2。也就是說，出口孔口169B-31/32係沿著製程(Y軸)方向自中心出口孔口169B-1偏置等於偏置距離O1及O2之總和的距離。噴嘴層150B-1、150B-2及150B-3係以堆疊安排配置，並具有夾在噴嘴層150B-1及噴嘴層150B-2間的充氣結構120B-2及夾在噴嘴層150B-2及150B-3間的充氣結構120B-3，且噴嘴/充氣堆疊係夾在上部平板110B及下部平板130B之間。流動分布通路163B-3包括第一流動區域163B-31，其係界定在背材111B之中；垂直流動通路區域163B-23；分支流動通路163B-33，其沿著充氣層120B-3延伸；及充氣部出口163B-24，其自充氣部120B-2向下延伸至噴嘴162B-21/22。垂直流動通道部分163B-32係藉由上部平
板110B、充氣部120B-1及120B-2與噴嘴層150B-1及150B-2共同界定，並在其下部端與分支流動通路163B-33的第一端連通。分支流動通路163B-33係界定在充氣部120B-3之中，且本質上如上文參照第6(B)圖所述般地構成(亦即，以致從入口埠116B-3至每一噴嘴通路169B-31/32所行進的流動距離本質上相等)。
在第8圖中，列印頭總成100B包括六十四個「中心」孔口169B-1，其係配置在中心橫越製程區域X1C中；四個內部側孔口169B-21，其係配置在橫越製程側區域X2-S1中；及四個內部側孔口169B-21，其係配置在橫越製程側區域X2-S2中。類似於「中心」孔口169B-1及「側」孔口169B-21/22，出口孔口169B-31/32係沿著橫越製程(X軸)的方向對準，並具有配置在橫越製程側區域X3-S1中的四個出口孔口169B-31及配置在橫越製程側區域X3-S2中的四個出口孔口169B-32，第三和第四的橫越製程側區域X3-S1及X3-S2係沿著橫越製程X軸方向藉由中心橫越製程區域X1C及橫越製程側區域X2-S1及X2-S2分開。以此安排，同持通過中心出口孔口169B-1、內部側出口孔口169B-21/22及外部側出口孔口169B-31/32擠出的格線材料產生起始端點形成「二階」圖案的格線。
充氣結構120B-1至120B-3係藉由切削或以其他方式成形一或多個硬塑膠材料(例如，Techtron®)或金屬平板材料(例如，鋼、鋁或鋼合金)來構成。至少一個充氣結構係由塑膠形成，且一或多個充氣結構係由金
屬形成。列印頭總成100B的三噴嘴堆疊安排在擠出期間可經歷層分離及噴嘴通路變形，且使用金屬中心充氣部係藉由在使用安裝螺栓圖案150B將螺栓固定在一起時抗這類分離及變形來改善性能。
第9(A)至9(D)圖描繪在基板41上以「二階」圖案形成格線。僅部分顯示的系統50B實質上與系統50(上述)相同，但包括三個閥61B-1、61B-2及61B-3(而非兩個)，且控制器90B係修改為如下文提出般地控制三個閥，以產生「二階」格線端點圖案。
第9(A)圖顯示到達相對列印頭100B之預定的列印起始點位置後，以及控制器90已同時傳送閥「開啟」命令至閥61B-1、61B-2及61B-3，以致所有三個閥61B-1、61B-2及61B-3的操作狀態本質上同時由閉合變化至開啟，從而導致格線材料部分55-1、55-2及55-3通過入口埠116B-1、116B-2及116B-3流入列印頭100B而本質上同時開始之後的目標基板41。部分的結果格線44-1、44-21、44-22、44-31及44-32因而以形成前「二階」圖案SP2F的方式列印至上部表面42之上。
第9(B)圖繪示當目標基板41已幾乎完全通過列印頭100B下方，並已到達相當於外部側格線44-31及44-32之後端點之一預定點時的後續時間。此時，控制器90B傳送閥閉合訊號「閉合-3」，藉此閥61B-3閉合，以使格線材料55-3通過輸入埠116B-3進入列印頭100B的流動終止，其轉而使格線材料自側孔口169B-31及169B-32的擠出終止，從而形成用於側格線44-31及
44-32的後端點，其係平行橫越製程X軸方向對準，並完全配置在目標基板41的周圍邊緣內側。
第9(C)圖繪示當目標基板41已到達相當於內部側格線44-21及44-22之後端點之一預定點時的遞增稍後時間。此時，控制器90B傳送閥閉合訊號「閉合-2」，藉此使閥61B-2閉合，以使格線材料55-2通過輸入埠116B-2進入列印頭100B的流動終止，其轉而使格線材料自內部側孔口169B-21及169B-22的擠出終止，從而以自格線44-31及44-32之後端點偏置一階距形成用於內部側格線44-21及44-22的後端點。閥61B-1維持開啟操作狀態，以致格線材料55-1持續通過輸入埠116B-1流入列印頭總成100B，從而繼續形成中心格線44-1。在額外的增量時間週期之後，控制器90B傳送第三閉合命令閉合-1至第一閥61B-1，從而使格線材料55-1自閥61B-1的流動終止，其轉而產生中心格線結構44-1的後端點，其係平行橫越製程(X軸)的方向對準，並與後緣41B隔開預定的間隙距離。
第9(D)圖顯示完成列印操作後的太陽能電池40B，其中目標基板41現包括較長的中心格線44-1、增量較短的「內部側」格線44-21及44-22以及最短的「最外側」格線44-31及44-32，該等係配置在上部表面42之上，其中這些格線的端點形成前「二階」圖案SP2F及後「二階」圖案SP2B，其產生稍微較大的電池電效率。
第10圖繪示一部分的微擠出系統50C，其包括控制器90C，其控制格線材料55自格線材料源60C-1
至列印頭100C的流動，在此情況下，其包括以「二階」圖案安排的出口孔口。微擠出系統50C引進兩額外特徵：首先，系統50C包括多個卷軸型的閥安排，其中格線材料55係供應至二或多個卷軸型閥，其係個別地配置為以預定的入口壓力將格線材料55傳遞至列印頭100C；及第二，列印頭總成100C係如下文所提出般地構成，以產生平行高深寬比之格線結構的方式共同擠出格線材料55及犧牲材料57兩者，犧牲材料57係經由第二組卷軸型犧牲載具閥61C-12、61C-22及61C-32自犧牲材料源60C-2供應。系統50C亦包括輸送器、X-Y-Z定位機構及其他部件。
系統50C包括一加壓容器(格線材料源60C-1)，其以相對高的壓力P0供應格線材料55至供應流動路徑部分56C-1中；及分配閥61C-11、61C-21及61C-31，其係配置(預先調整)為調節供應給列印頭100C之格線材料部分55-1、55-2及55-3的流動壓力，以致格線材料係通過所有出口孔口擠出。
利用加壓格線材料源60C-1及多個卷軸閥61C-11、61C-21及61C-31之一優點在於此特徵幫助立即而精確地控制格線材料停止/開始流入列印頭100C。藉由加壓及洩壓大的格線材料容器來直接分配格線材料太過緩慢。
多個卷軸閥安排的另一優點在於可控制列印頭100C的每一噴嘴出口孔口。
在第10(A)圖中，每一分配閥61C-1、61C-21
及61C-31包括卷軸型閥機構，其通常由含有固定密封結構64C、可移動活塞65C及致動器(ACTR)97C的外殼62C組成。
外殼62C為壓力容器，其界定入口埠62C-IN，格線材料係通過此處以壓力P0自格線材料源60C-1接收進入第一內室部分63C-1；及出口埠62C-OUT，其自第二內室部分63C-2以所需的入口壓力P11、P21或P31的其中一個將格線材料傳遞至列印頭100C。固定密封結構64C係固定地配置在外殼62C的內側，介於第一內室部分63C-1及第二內室部分63C-2之間，並包括界定中心開口64C-2的密封件64C-1。
可移動活塞65C包括相對小直徑的軸66C、相對大直徑的止動器67C及圓錐表面68C，其自相對大直徑的止動器67C至相對小直徑的軸66C逐漸變細。配置在外殼62C外側之第一部分的軸66C可操作地連接至致動器97C，且第二部分的軸66C延伸通過第一內室部分63C-1進入中心開口64C-2。
致動器97C相對外殼62C係維持在一固定位置，並作用於藉由響應自控制器90C接收的「列印開始」及「列印停止」命令來驅動軸66C進入或退出外殼62C而將止動器67C定位在開口64C-2的外側或開口64C-2的內側的任一個。響應「列印開始」的命令，致動器97C將軸66C推入外殼62C，直到止動器67C配置在中心開口64C-2的外側，以致格線材料能夠在密封件64C-1的內部邊緣與介於第一室部分63C-1及第二室部分63C-2
間的軸66C之間流動。軸66C及止動器67C之間的直徑差決定在閥開啟時，用於格線材料(膏)流動之開口的尺寸。相反地，響應「列印停止」命令，致動器97C將軸66C拉出外殼62C，直到止動器67C配置在中心開口64C-2之中，從而阻擋格線材料自第一室部分63C-1流動至第二室部分63C-2。
在第10(C)圖中，卷軸型閥安排之一優點在於輸出流動壓力係藉由當閥處於「開啟」位置時，調整止動器67C相對中心開口64C-2的位置來針對每一分配閥61C-11、61C-21及61C-31個別進行校準。為了針對退出相關閥之格線材料55-1、55-2或55-3之相對低的出口流動壓力P11、P21或P31進行分配閥61C-11、61C-21及61C-31的校準(預先調整)，縮短自致動器97C開始延伸之軸66C的有效長度，以致當閥處於「開啟」位置時，止動器67C係定位為相對接近中心開口64C-2，如第10(C)圖所指示。
構成列印頭總成100C，以產生平行高深寬比之格線結構的方式同時共同擠出格線材料55及犧牲材料57兩者。犧牲材料57係自犧牲材料饋送系統60C-2沿著第二供應流動路徑56C-2以可為格線材料55之初始壓力P0或可為不同壓力的壓力供應。控制器90C分別在訊號線C11、C12、C21、C22、C31及C32上傳送單一「列印開始」命令至致動器97C-11、97C-12、97C-21、97C-22、97C-31及97C-32，以致所有閥61C-11、61C-12、61C-21、61C-22、61C-31及61C-32均同時開啟。閥61C-31
及61C-32係使用一第一「列印停止」(閉合)命令訊號同時閉合，閥61C-21及61C-22係使用一第二「列印停止」命令訊號同時閉合，且之後閥61C-11及61C-12係使用一第三「列印停止」命令訊號同時閉合。犧牲載具閥61C-12、61C-22及61C-32為卷軸型閥，其係經過校準，以致格線材料及犧牲材料兩者自每一出口孔口169C-1、169C-21、169C-22、169C-31及169C-32共同擠出。
微擠出列印頭總成100C包括上部平板110C、第二(下部)平板130C、三個充氣部120C-1、120C-2及120C-3、三個多層噴嘴結構150C-1、150C-2及150C-3以及不同的墊料及間隔物平板140C至147C，該等係以螺栓或以其他方式固定在一起。該一體結構在操作期間係附接至一X-Y-Z定位機構。
孔/導管係界定為通過上部平板110C及中間層，以饋送擠出及犧牲材料至成層的噴嘴結構150C-1、150C-2及150C-3。舉例來說，格線材料55-1及犧牲材料57-1分別通過入口埠116C-11及116C-12進入列印頭100C。兩流動通路區域延伸通過平板110C及墊料/間隔物晶圓140C，以將格線及犧牲材料傳遞至充氣層120C-1。充氣層120C-1包括兩個流動分布通路部分，其將格線材料及犧牲材料分布至中心噴嘴通路162C-1。此外，格線材料55-2及犧牲材料57-2分別通過入口埠116C-21及116C-22進入列印頭100C，且格線材料55-3及犧牲材料57-3分別通過入口埠116C-31及116C-32進入列印頭100C。每一這些格線及犧牲材料的流動分別經
由類似垂直流動通路區域163B-22及163B-32的流動垂直流動通路區域通過不同層至充氣部120C-1及120C-2。每一充氣層120C-2及120C-3分別包括兩個流動分布通路部分，其將格線材料及犧牲材料分布至內部側噴嘴通路162C-21及162C-22及外部側噴嘴通路162C-31及162C-32。
每一成層的噴嘴結構150C-1、150C-2及150C-3、不同饋送層與噴嘴平板共同供應格線材料及犧牲材料至相關的噴嘴通路。類似地，成層的噴嘴結構150C-2包括饋送層平板151C-2及152C-2、頂部噴嘴平板153C-2、噴嘴出口平板160C-2及底部噴嘴平板156C-2，並自充氣部120C-2接收格線材料55-2及犧牲材料57-2，且成層的噴嘴結構150C-3包括饋送層平板151C-3及152C-3、頂部噴嘴平板153C-3、噴嘴出口平板160C-3及底部噴嘴平板156C-3，並自充氣部120C-3接收格線材料55-3及犧牲材料57-3。
第12圖顯示列印頭總成100C，其包括示範性部分的充氣部120C-1及成層的噴嘴結構150C-1(及中間墊料/間隔物晶圓141C及142C)，並繪示在格線列印操作期間，格線材料55-1及犧牲材料57-1自充氣部120C-1進入成層的噴嘴結構150C-1的一部分流動。格線材料55-1係通過形成在充氣部120C-1中之一第一組流動通路分布至充氣部出口部分163C-1411，接著受到引導通過槽狀充氣部出口部分163C-1412及163C-1413至饋送孔159C-1，且犧牲材料57-1係通過一第二組流動
通路分布至充氣部出口部分163C-1421，接著受到引導通過槽狀充氣部出口部分163C-1422及163C-1423至界定於頂部噴嘴平板153C-1中的Y形貫通孔155C-3。格線材料55-1自第一饋送孔159C-1通過饋送孔159C-2至細長的開口159C-7的後端，之後自細長的開口159C-7至相關的三段式噴嘴三段式噴嘴通路162C-1。類似地，犧牲材料57-1自Y形貫通孔155C-3通過饋送孔155C-4及饋送孔155C-1至相關的三段式噴嘴通路162C-1。
進入成層的噴嘴結構150C-1的格線材料55-1通過經對準的開口159C-1及159C-2，接著進入細長通路159C-7的後部。格線材料55-1之後沿著細長通路159C-7流動(箭頭F1A)，且流動朝上進入中心通路167C。格線材料55-1之後沿著中心通路167C向前流動至交合點166C。進入成層之噴嘴結構150C-1的犧牲材料57-1傳遞進入Y形細長通路155C-3的後端。如箭頭F1B所指示，犧牲材料57-1沿著Y形細長通路155C-3流動至分流前端區域，通過對應的開口155C-4及開口155C-1，之後進入三段式噴嘴通路162C-1的相對側通路165C。犧牲材料57-1接著向前沿著相對側通路165C流動至交合點166C。
配置列印頭總成100C之每一箭頭形的三段式噴嘴通路，以致共同擠出的格線及犧牲材料形成配置於兩犧牲材料部分間的高深寬比格線結構。噴嘴輸出平板160C-1經過微切削以包括中心通路167C及相對側通路165C。中心通路167C具有一閉合端，其接收來自開
口159C-7的格線材料55-1；及一開啟端，其位於交合點166C。側通路165C具有閉合端，其自開口155C-1接收犧牲材料57-1，並與交合點166C連通。側通路165C係朝中心通路167C成一角度，以壓緊格線材料55-1，從而使格線材料55-1形成高深寬比的格線結構。
在第14圖中，在擠出製程期間通過共同擠出列印頭總成100C的每一噴嘴出口孔口共同擠出的格線材料及犧牲材料在基板41的表面42上形成細長的擠出結構44C，且在犧牲材料部分57C-1及57C-2之間每一結構44C的格線材料形成高深寬比的格線結構55C。「高深寬比格線」意指每一格線結構55C之高度H對寬度W的比約為0.5或更大。擠出結構44C的形狀可通過一或多個出口孔口的至少一個形狀及列印頭總成100C的內部幾何、材料特性(例如，黏度等)以及擠出技術(例如，流量率、壓力、溫度等)來加以控制。適用的格線材料55包括，但不限於銀、銅、鎳、錫、鋁、鋼、氧化鋁、矽酸鹽、玻璃、碳黑、聚合物及蠟，且適用的犧牲材料57包括塑膠、陶瓷、油、纖維素、乳膠、聚甲基丙烯酸酯等、其組合及/或其變異，包括將上述與其他物質結合來獲得所需的密度、黏度、紋理、顏色等。
100‧‧‧列印頭
101‧‧‧主體
116-1‧‧‧輸入埠
116-2‧‧‧輸入埠
162-1‧‧‧噴嘴
162-21‧‧‧噴嘴
162-22‧‧‧噴嘴
163-1‧‧‧流動分布系統
163-2‧‧‧流動分布系統
169-1‧‧‧出口孔口
169-21‧‧‧側出口孔口
169-22‧‧‧側出口孔口
40-1‧‧‧H型太陽能電池
40-2‧‧‧H型太陽能電池
41‧‧‧半導體基板
41-B‧‧‧後緣
41-C1‧‧‧切角邊緣
41-C2‧‧‧切角邊緣
41-C3‧‧‧切角邊緣
41-C4‧‧‧切角邊緣
41-F‧‧‧前緣
41-S1‧‧‧相對側面邊緣
41-S2‧‧‧相對側面邊緣
42‧‧‧表面
44‧‧‧格線
44-1‧‧‧中心格線
44-1F‧‧‧前端點
44-21‧‧‧格線
44-211‧‧‧格線
44-211B‧‧‧端點
44-211F‧‧‧端點
44-22‧‧‧格線
44-222‧‧‧格線
44-222B‧‧‧端點
44-222F‧‧‧端點
50‧‧‧微擠出系統
55‧‧‧格線材料
55-1‧‧‧格線材料
55-2‧‧‧格線材料
56‧‧‧供應流動路徑
60‧‧‧材料饋送系統
61-1‧‧‧閥
61-2‧‧‧閥
80‧‧‧輸送器
90‧‧‧控制器
G1‧‧‧間隙距離
G2‧‧‧間隙距離
L1‧‧‧日光光束
L1F‧‧‧第一線
L2‧‧‧共同長度
L2B‧‧‧第四線
L2F‧‧‧第三線
O‧‧‧偏置距離
R1‧‧‧中心區域
R2-S1‧‧‧側區域
R2-S2‧‧‧側區域
SP1‧‧‧階梯圖案
SP2‧‧‧階梯圖案
θ‧‧‧銳角
Claims (2)
- 一種用於在一偽方形基板上列印平行格線的方法，在該偽方形基板上列印平行格線，以致該格線沿著一製程方向延伸，該偽方形基板具有沿著該製程方向對準的相對側面邊緣、沿著一橫越製程方向對準的相對前端邊緣及後端邊緣以及複數個切角角落邊緣，其係自相關的側面及末端邊緣以相關的銳角延伸，該方法包含以下步驟：沿著該製程方向在一列印頭下方移動該偽方形基板，其中該列印頭包括複數個第一出口孔口，其係對準該橫越製程方向，並配置在該列印頭之一中心區域中；及複數個第二出口孔口，其係對準該橫越製程方向，並配置在沿著該橫越製程方向位於該中心橫越製程區域外側的第一與第二側區域中，且其中該等第一出口孔口係沿著該製程方向自該等第二出口孔口偏置一偏置距離；在一列印開始時間大致同時供應格線材料至該列印頭中，以致該格線材料係通過該等第一出口孔口擠出，以形成第一格線結構，並通過該等第二出口孔口擠出，以形成第二格線結構，藉此該等第一格線結構的第一端點係平行該橫越製程方向對準，且自該等第二格線結構的第二端點偏置一大致等於該偏置距離的階距；在一第二時間終止該格線材料通過該等列印頭至該等第二孔口的流動，以致該等第二格線結構的第三 端點係配置在該基板上，並平行該橫越製程方向對準；及在一第三時間終止該格線材料至該等第一孔口的流動，以致該等第一格線結構的第四端點平行該橫越製程方向對準，且以致該等第一格線結構比該等第二格線結構更長。
- 一種H型太陽能電池，包括：一偽方形基板，其具有一周圍邊緣，包括沿著一橫越製程方向延伸之相對平行的前緣及後緣、沿著一製程方向延伸之相對平行的側面邊緣及複數個切角角落，其以相關的銳角自該前緣、後緣及側面邊緣之一相關者延伸；複數個平行格線，其係配置在該基板之一表面上，並沿著該製程方向延伸，該複數個平行格線包括：複數個第一格線，其係配置在該基板之一中心區域中，以致該等第一格線每一者之一第一端點係配置為離該基板之該前緣一預定的間隙距離，且以致該等第一格線每一者之一第二端點係配置為離該基板之該後緣該預定的間隙距離，藉此該等第一格線的第一端點界定一第一線，且該等第一格線的第二端點界定一第二線，該等第一及第二線兩者係沿著該橫越製程方向對準，以致該複數個第一格線每一者具有一共同的第一長度； 複數個第二格線，其係配置在該中心區域與該基板的該相對平行的側面邊緣之間，該複數個第二格線包括：一第一組第二格線，其係配置在該中心區域與該基板之一第一該側面邊緣間之一第一側區域中，以致該第一組最外側的第二格線係配置為鄰接第一該側面邊緣；一第二組第二格線，其係配置在該中心區域與該基板之一第二該側面邊緣間之一第二側區域中，以致該第二組最外側第二格線係配置為鄰接第二該側面邊緣；其中該第一及第二組的最外側格線每一者之一第一端點係配置為離該複數個切角角落之一對應的切角角落一預定的間隙距離，其中該第一及第二組的第二格線每一者的第一端點界定一第三線，且該等第二格線的第二端點界定一第四線，該第三及第四線兩者係沿著該橫越製程方向對準，以致該複數個第一格線每一者具有一比該第一長度短的共同第二長度，且其中該第一及第三線形成一第一階梯圖案，且該第二及第四線形成一第二階梯圖案。
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