WO2010142272A2 - Screen printing frame - Google Patents

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WO2010142272A2
WO2010142272A2 PCT/DE2010/000638 DE2010000638W WO2010142272A2 WO 2010142272 A2 WO2010142272 A2 WO 2010142272A2 DE 2010000638 W DE2010000638 W DE 2010000638W WO 2010142272 A2 WO2010142272 A2 WO 2010142272A2
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screen printing
printing form
recesses
recess
elements
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PCT/DE2010/000638
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Inventor
Mike Becker
Dietmar LÜTKE-NOTARP
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Nb Technologies Gmbh
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Publication date
Application filed by Nb Technologies Gmbh filed Critical Nb Technologies Gmbh
Publication of WO2010142272A2 publication Critical patent/WO2010142272A2/en
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41NPRINTING PLATES OR FOILS; MATERIALS FOR SURFACES USED IN PRINTING MACHINES FOR PRINTING, INKING, DAMPING, OR THE LIKE; PREPARING SUCH SURFACES FOR USE AND CONSERVING THEM
    • B41N1/00Printing plates or foils; Materials therefor
    • B41N1/24Stencils; Stencil materials; Carriers therefor
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02Details
    • H01L31/0224Electrodes
    • H01L31/022408Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/022425Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/10Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern
    • H05K3/12Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern using thick film techniques, e.g. printing techniques to apply the conductive material or similar techniques for applying conductive paste or ink patterns
    • H05K3/1216Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern using thick film techniques, e.g. printing techniques to apply the conductive material or similar techniques for applying conductive paste or ink patterns by screen printing or stencil printing
    • H05K3/1225Screens or stencils; Holders therefor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41CPROCESSES FOR THE MANUFACTURE OR REPRODUCTION OF PRINTING SURFACES
    • B41C1/00Forme preparation
    • B41C1/14Forme preparation for stencil-printing or silk-screen printing

Definitions

  • the invention relates to a screen printing form and a solar cell produced with the screen printing form.
  • a solar cell having an n-doped layer, a p-doped layer and a pn junction layer
  • light incident on the n-doped layer causes an electric voltage to be generated between the n-doped layer and the p-doped layer, which generates an electrical current at a connected consumer.
  • a metal plate is mounted on the side of the p-doped layer and metallic lines on the side of the n-doped layer. These metallic lines are usually on the one hand to fine metallic lines or so-called fingers, which are arranged for example parallel to each other.
  • the manifold is at least a relatively wide manifold, which is connected to the fingers, wherein by means of the manifold an electrical contact to a consumer can be made.
  • the doped layers may also be present in a different order or number to form a solar cell. Regardless of the structure of the solar cell, an electrical contact is always required to connect a consumer can.
  • the fingers and manifolds are required for the function of the solar cell. However, they have the disadvantage that they shade the arranged under the lines n-doped layer. Thus, only part of the surface of the solar cell is available for the conversion of light energy into electrical energy. The efficiency of a solar cell per unit area could be increased if it is possible to create fingers and busbars that shade a smaller area of the solar cell.
  • the manifolds should not be made arbitrarily small, so that a good contact with metal leads is possible.
  • there is a desire to provide a solar cell which still allows a good electrical contact with low use of expensive electrically conductive materials, such as silver.
  • the fingers and manifolds can be made by screen printing, which is pushed through a screen printing die with narrow recesses for the fingers and wide recesses for the manifolds of electrically conductive material as a printing medium.
  • Such a screen printing form can be formed by the use of etching technology.
  • the disadvantage here is the large width difference between narrow recesses for the fingers and wide recesses for manifolds. Due to flow and field distributions, the etching rate is greater for a wide recess than for a narrow recess, so that different etching depths are achieved.
  • a broad recess is to be formed in a screen printing mold for a collecting line to be subsequently produced, it is not possible to form narrow recesses for later produced fingers with the same etching depth as in the wide recess in the same time or in the same etching step.
  • the etching process is non-uniform with a wide recess in the width, because at the edge of the wide recess is etched deeper into the material due to a stronger flow of the etching liquid in the middle than in the middle.
  • the screen printing form should be inexpensive and have a long life. Furthermore, it is an object of the invention that a solar cell with such a screen printing form can be produced.
  • a screen printing form which has a first layer with first recesses and a second layer with second recesses, wherein the recesses are arranged so that a pressure medium through one of the first recesses and from there through a the second recesses can be conveyed to a substrate which can be placed under the second layer, web elements being provided in the first recesses and support elements being provided in the second recesses, the web elements being connected to the support elements, and at least one web element and a support element having a height together, which is equal to the Siebdruckform Little, wherein a support member supports at least one web element arranged above it, wherein a vertical cross-section of one of the web elements is not equal to a vertical cross-section of one of the support elements.
  • Such a screen printing form thus has recesses with web elements and support elements, which reduce the passage area for a printing medium.
  • This allows the production of a manifold, which has less pressure medium than a manifold, which is made with a screen printing form, the recesses having no web elements and support elements. Since a web member and a support member, which may be integral, together have the same height as the screen printing mold, no print medium can reach the position of the support member, whereby a negative pressure is prevented.
  • This point is on the substrate, which may be the surface of a solar cell, thus not provided with the printing medium, so that at this point radiating light reaches the substrate or the solar cell and no shading occurs. Thus, a higher efficiency of a solar cell can be achieved.
  • the support elements form at a wide recess for a wide manifold a mechanical support, which reduces bending of the screen printing form by a drawn at the top of the stencil doctor.
  • the support elements thus the bending stiffness of the screen printing mold is increased overall.
  • a lower elasticity of the screen printing form can thus be achieved so that when the squeegee moves along on the upper side of the screen printing form, it is stretched less. This has the consequence that the screen printing form according to the invention achieves a longer service life than previous stencils.
  • the support points also form flow obstructions, so that compared to narrow recesses for the production of fingers no significantly stronger flow for the etching liquid can arise.
  • etching speeds in the narrow recesses for the fingers to be produced later in comparison to the wide recesses in which web elements and support elements are present thus hardly differ, so that in the screen printing form an etching depth and etching width can be achieved with relatively small variations. This also causes a homogeneous etching and fingers and manifolds with low cross-sectional variation are possible.
  • a vertical cross section of one of the web elements is unequal to a vertical cross section of one of the support elements.
  • This can be attached to the substrate arbitrary structures.
  • the function of the support and recess on the substrate is thus independent of the opening size or web geometry in the first layer of the screen printing form.
  • the first layer and the second layer of the screen printing form can thus have very different geometries relative to each other.
  • the first or second recess has a width of at least 30 micrometers.
  • the web elements or support elements have at least a width of 10 micrometers, preferably less than 20 micrometers.
  • the support elements each have a round, hexagonal or rectangular cross-section. This can be easily produced by means of etching technology.
  • the support elements may be arranged at regular or irregular intervals from each other, the arrangement at regular intervals allows a homogeneous bending stiffness on the entire surface.
  • the surfaces of the recess and the web elements or support elements are provided with a coating.
  • the coating reduces the passage area for the print medium and allows even narrower line widths, so that lines with even less pressure medium can be produced.
  • the coating has a thickness that is at least 5% of the smallest cross-sectional width of the first or second recess.
  • the coating has a contact angle with water in a range of 0 ° to 90 °.
  • a contact angle is the angle formed by a drop of liquid on the surface of a solid to this surface.
  • the liquid or pasty pressure medium thus forms a relatively good interaction with the surface of the coating, so that a large part of the
  • the coating has a contact angle to water in a range of greater than 90 ° to 150 °, it forms only a small interaction of the pressure medium to the surface of the coating.
  • the pressure medium can be conveyed into the recess with less resistance.
  • the printing medium remaining in the recess can be removed with little effort.
  • the recesses introduced printing medium remains only a small proportion in the recesses when the screen printing form is removed from the substrate. The result is a job with a height that can be equal to the height of the screen printing form.
  • At least one support element extends from one side of the second recess to the opposite side of the second recess and divides the second recess into at least two segments.
  • This can be a Establish a manifold, which has two line segments and is interrupted, so that no continuous power transport is possible. In this way, expensive metallic printing medium can be saved. Nevertheless, the function of the collecting line is ensured if subsequently an additional metal strip bridges the two line segments, wherein the metal strip is connected in parallel with the interrupted bus line.
  • the invention further relates to a solar cell which is produced with a screen printing form as described above.
  • Fig. 1 shows a first cross section of a first embodiment of the invention
  • FIG. 2 is a second cross section of the first embodiment of the invention
  • Fig. 3 is a plan view of the first embodiment of the screen printing form according to the invention.
  • Fig. 4 is a plan view of a second embodiment of the invention.
  • FIG. 5 shows a first plan view of a substrate produced by means of the screen printing form according to the invention
  • 6 shows a second plan view of a substrate produced by means of the screen printing form according to the invention
  • Fig. 7 shows a cross section of a third embodiment of the invention
  • FIG. 8 shows a horizontal section of the third embodiment of the screen printing form according to the invention.
  • Fig. 9 is a plan view of the third embodiment of the invention.
  • FIG. 10 is a plan view of a substrate made by the screen printing form of the present invention
  • Fig. 11 is a cross-section of a fourth embodiment of the invention
  • FIG. 12 is a side view of a substrate, which by means of the fourth
  • Embodiment of the screen form is provided with a pressure medium.
  • FIGS. Fig. 3 shows a plan view of the screen printing form 100, wherein in Fig. 1 is a cross section along the dash-dotted line designated A-B and in Fig. 2 is a cross section along the designated C-D dot-dash line.
  • the screen printing form 100 has a first layer 1, which is referred to below as a network layer 1.
  • a printing medium can be conveyed into a first recess 2 with a doctor, not shown.
  • web elements 3 are arranged, which are distributed with a regular, net-like structure in the first recess 2, see Fig. 3.
  • a second layer 4, hereinafter referred to as stencil layer 4 present at This Tinsforrn is integrally formed with the network layer 1.
  • the stencil sheet 4 has a second recess 5, in which support elements 6 are provided.
  • the web elements 3 are connected to the support elements 6 and formed in one piece.
  • the height of a web element 3 and an associated support element 6 is equal to the height 7 of the screen printing form 100. If a doctor along the top of the net layer 1 moves sideways and a pressure medium transported in the recesses 2 and 3, reduce the support elements 6 a deflection of the screen printing form 100 perpendicular to the doctor blade movement, since the support elements 6 are supported on the arranged under the stencil sheet 4 to be printed substrate.
  • FIG. 2 shows a cross section of the screen printing form 100 along the dot-dash line indicated by CD in FIG. 3.
  • the web elements 3 in the first recess 2 can be seen, however, no support element 6 is shown in this cross section.
  • the second recess 5 thus has no support element 6 at this location, so that a pressure medium can reach the second recess 5 through the first recess 2 and forms a pressure line on the substrate arranged below the screen printing form 100, which width corresponds to the width of the second recess 5 equivalent.
  • the web elements 3 can thus be suppressed, the web elements 3 increase the stability of the network layer 1.
  • support elements 6 are provided in the second recess 5, which are supported on the substrate, can reach no pressure medium at these support points, so that at these locations a negative pressure is prevented and the printing medium on the substrate is not present. This additionally causes a saving of pressure medium, which is usually a relatively expensive metallic and conductive material such as silver in a solar cell.
  • the width 8 of the first recess 2 is at least 30 micrometers, wherein the width of a web element 3 is at least 10 micrometers.
  • Fig. 1 and Fig. 3 are
  • Screen printing form 100 in FIG. 4 which also has a support element with an elliptical cross section.
  • a regular arrangement of the support elements 6 is advantageous in view of a low deflection of the screen printing form.
  • FIG. 5 shows a printed image on a substrate 9.
  • the applied printing medium 10 has at the locations where the circular support elements 6 are arranged in the screen printing mold 100, recesses 11. There is no printing medium 10 is present, so that in a metallic and electrically conductive printing medium 10, an electric current in the area around the Recesses 11 is passed around.
  • the recesses can also be hexagonal or rectangular, see reference numerals 12, 13 and 14 in FIG. 6. Recesses with a hexagonal cross-section are advantageous for optimum area utilization.
  • the rectangular recess 14 causes an electric current in the printing medium 10 to be interrupted.
  • FIG. 9 shows a plan view of a third embodiment of the screen printing form 100, wherein FIG. 7 shows the cross section along the dot-dash line indicated by EF in FIG.
  • a rectangular support element 6 is arranged under a first recess 2, the support element 6 extending from one side of the second recess 5 to the opposite other side of the second recess.
  • the second recess 5 is completely traversed at this point by a support member 6, so that a pressed through the first recess 2 through the pressure medium can not reach the substrate at this point.
  • the second recess 5 is thus divided into a first segment 15 and a second segment 16, see FIG. 8. Only in these two segments 15 and 16 can the printing medium reach the substrate.
  • FIG. 10 shows a plan view of a substrate produced by means of the screen printing form 100 according to the invention.
  • the substrate in this case a solar cell 23, is printed by means of a printing medium 10 with a printed first metallic line 17 having a width 18 and a second metallic line 19 having a width 20.
  • the first metallic line 17 is a relatively narrow line that can act as a finger on a solar cell.
  • the second metallic conduit 19 is a relatively wide conduit which electrically contacts the first metallic conduits 17 and acts as a manifold.
  • the second metallic line 19 has circular recesses 11 and rectangular recesses 13. Further, a recess 21 is provided, which interrupts the second metallic line 19. This is also achieved with the recesses 22.
  • FIG. 11 shows a cross section of a fourth embodiment of the screen printing form 100 according to the invention.
  • the surfaces of the first recess 2 and the second recess 5 and the web elements 3 and support elements 6 are provided with a coating 24.
  • FIG. 12 shows a side view of the substrate 9, which is provided with the printing medium 10 by means of the fourth embodiment of the screen printing form. However, the metallic line 25 from the printing medium 10 is shown extending slightly in width in this illustration.
  • the coating has a thickness that is at least 5% of the smallest cross-sectional width of the passage opening 26 of the first recess 2 or second
  • Recess 5 is. In the limiting case, it can also close the passage opening 26, so that no pressure medium can pass through it.
  • the coating is a non-stick coating, can be very narrow
  • the screen printing form 100 with the first layer 1 as a mesh layer and the second layer 4 as a stencil layer may be integrally formed.
  • the two layers 1 and 4 are then defined only by the depth of the recesses 2 and 5.
  • the first layer 1 and second layer 4 are formed of two parts, which consist of the same or different materials.
  • the screen printing form may consist of a stainless steel foil, from which the mesh layer 2 and stencil layer 4 are worked out by means of chemical etching.
  • the mesh layer has a film which has the first recesses 2 and is combined with a stencil layer 4 and firmly joined, which has been worked out of photosensitive emulsion based on polyvinyl alcohol, a capillary film or a solid resist, or by means of structured electroplating , preferably by means of nickel.

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Abstract

The invention relates to a screen printing frame comprising a first layer with first cavities and a second layer with second cavities. The cavities are arranged in such a manner that a printing medium can be conveyed through one of the first cavities and from there through one of the second cavities to a substrate which can be placed beneath the second layer. Web elements are arranged in the first cavities and support elements are arranged in the second cavities, said web elements being joined to the support elements, and at least one web element has a height, together with a support element, which is equal to the height of the screen printing frame. One support element supports at least one web element which is arranged thereover and one of the web elements has a vertical cross-section which is different from the vertical cross-section of one of the support elements.

Description

Siebdruckform screen printing forme
Die Erfindung betrifft eine Siebdruckform und eine mit der Siebdruckform hergestellte Solarzelle.The invention relates to a screen printing form and a solar cell produced with the screen printing form.
Bei einer Solarzelle mit einer n-dotierten Schicht, einer p-dotierten Schicht und einer pn- Übergangsschicht bewirkt Licht, welches auf die n-dotierte Schicht einfällt, dass zwischen der n-dotierten Schicht und der p-dotierten Schicht eine elektrische Spannung entsteht, die an einem angeschlossenen Verbraucher einen elektrischen Strom erzeugt. Um die Spannung abgreifen zu können, sind auf der Seite der p-dotierten Schicht eine Metallplatte und auf der Seite der n-dotierten Schicht metallische Leitungen angebracht. Bei diesen metallischen Leitungen handelt es sich üblicherweise zum einen um feine metallische Linien oder sogenannte Finger, die zum Beispiel parallel zueinander angeordnet sind. Zum anderen handelt es sich um mindestens eine relativ breite Sammelleitung, die mit den Fingern verbunden ist, wobei mittels der Sammelleitung ein elektrischer Kontakt zu einem Verbraucher hergestellt werden kann. Die dotierten Schichten können auch in einer anderen Reihenfolge oder in einer anderen Anzahl vorhanden sein, um eine Solarzelle zu bilden. Unabhängig vom Aufbau der Solarzelle ist stets eine elektrische Kontaktierung erforderlich, um einen Verbraucher anschließen zu können.In a solar cell having an n-doped layer, a p-doped layer and a pn junction layer, light incident on the n-doped layer causes an electric voltage to be generated between the n-doped layer and the p-doped layer, which generates an electrical current at a connected consumer. In order to be able to pick up the voltage, a metal plate is mounted on the side of the p-doped layer and metallic lines on the side of the n-doped layer. These metallic lines are usually on the one hand to fine metallic lines or so-called fingers, which are arranged for example parallel to each other. On the other hand, it is at least a relatively wide manifold, which is connected to the fingers, wherein by means of the manifold an electrical contact to a consumer can be made. The doped layers may also be present in a different order or number to form a solar cell. Regardless of the structure of the solar cell, an electrical contact is always required to connect a consumer can.
Derartige Solarzellen sind bekannt und funktionieren gut. Es wurde jedoch beobachtet, dass die Finger und Sammelleitungen einen Querschnitt besitzen, der entlang der Längenerstreckung der Leitungen deutlich variiert. Da der elektrische Widerstand einer solchen Leitung zu einem beachtlichen Teil von der dünnsten Stelle der Leitung abhängt, besteht ein Wunsch darin, Leitungen mit einer geringeren Querschnittsvariation als bisher herstellen zu können.Such solar cells are known and work well. However, it has been observed that the fingers and manifolds have a cross-section that varies significantly along the length of the conduits. Since the electrical resistance of such a conduit depends to a considerable extent on the thinnest part of the conduit, there is a desire to be able to produce conduits with a smaller cross-sectional variation than heretofore.
Die Finger und Sammelleitungen sind für die Funktion der Solarzelle erforderlich. Sie haben jedoch den Nachteil, dass sie die unter den Leitungen angeordnete n-dotierte Schicht abschatten. Somit steht nur ein Teil der Fläche der Solarzelle für die Umwandlung von Lichtenergie in elektrische Energie zur Verfügung. Der Wirkungsgrad einer Solarzelle je Flächeneinheit könnte gesteigert werden, wenn es gelingt, Finger und Sammelleitungen zu schaffen, die eine kleinere Fläche der Solarzelle abschatten. Die Sammelleitungen sollten jedoch nicht beliebig klein ausgebildet sein, damit eine gute Kontaktierung mit metallischen Anschlussleitungen möglich ist. Somit besteht ein Wunsch, eine Solarzelle zu schaffen, die bei geringem Einsatz von teuren elektrisch leitenden Werkstoffen, wie zum Beispiel Silber, trotzdem eine gute elektrische Kontaktierung ermöglicht.The fingers and manifolds are required for the function of the solar cell. However, they have the disadvantage that they shade the arranged under the lines n-doped layer. Thus, only part of the surface of the solar cell is available for the conversion of light energy into electrical energy. The efficiency of a solar cell per unit area could be increased if it is possible to create fingers and busbars that shade a smaller area of the solar cell. However, the manifolds should not be made arbitrarily small, so that a good contact with metal leads is possible. Thus, there is a desire to provide a solar cell, which still allows a good electrical contact with low use of expensive electrically conductive materials, such as silver.
Die Finger und Sammelleitungen können mittels Siebdrucktechnik hergestellt werden, wobei durch eine Siebdruckform mit schmalen Ausnehmungen für die Finger und breiten Ausnehmungen für die Sammelleitungen der elektrisch leitende Werkstoff als Druckmedium hindurchgedrückt wird. Eine solche Siebdruckform lässt sich durch Einsatz von Ätztechnik bilden. Nachteilig ist dabei der große Breitenunterschied zwischen schmalen Ausnehmungen für die Finger und breiten Ausnehmungen für Sammelleitungen. Aufgrund von Strömungs- und Feldverteilungen ist die Ätzrate bei einer breiten Ausnehmung größer als bei einer schmalen Ausnehmung, so dass unterschiedliche Ätztiefen erreicht werden. Soll in einer Siebdruckform also eine breite Ausnehmung für eine anschließend herzustellende Sammelleitung geformt werden, ist es nicht möglich, in der gleichen Zeit oder im gleichen Ätzschritt schmale Ausnehmungen für später herzustellende Finger mit der gleichen Ätztiefe wie bei der breiten Ausnehmung zu formen. Außerdem erfolgt der Ätzvorgang bei einer breiten Ausnehmung in der Breite ungleichförmig, denn am Rand der breiten Ausnehmung wird aufgrund einer stärkeren Strömung der Ätzflüssigkeit tiefer in das Material geätzt als im mittleren Bereich.The fingers and manifolds can be made by screen printing, which is pushed through a screen printing die with narrow recesses for the fingers and wide recesses for the manifolds of electrically conductive material as a printing medium. Such a screen printing form can be formed by the use of etching technology. The disadvantage here is the large width difference between narrow recesses for the fingers and wide recesses for manifolds. Due to flow and field distributions, the etching rate is greater for a wide recess than for a narrow recess, so that different etching depths are achieved. If a broad recess is to be formed in a screen printing mold for a collecting line to be subsequently produced, it is not possible to form narrow recesses for later produced fingers with the same etching depth as in the wide recess in the same time or in the same etching step. In addition, the etching process is non-uniform with a wide recess in the width, because at the edge of the wide recess is etched deeper into the material due to a stronger flow of the etching liquid in the middle than in the middle.
Somit besteht eine Aufgabe der Erfindung darin, eine Siebdruckform für die Herstellung von schmalen Fingern und breiten Sammelleitungen einer Solarzelle zu schaffen, wobei schmale und breite Ausnehmungen der Siebdruckform mittels Ätztechnik formbar sind und dabei geringere Variationen in der Ätztiefe und Ätzbreite entstehen als bisher. Ferner sollen mit der Siebdruckform Finger und Sammelleitungen herstellbar sein, die eine geringere Querschnittsvariation als bisher aufweisen und zusätzlich eine kleinere Fläche der Solarzelle als bisher üblich abschatten. Die Siebdruckform soll preisgünstig sein und eine hohe Lebensdauer besitzen. Ferner ist es eine Aufgabe der Erfindung, dass eine Solarzelle mit einer solchen Siebdruckform herstellbar ist.Thus, it is an object of the invention to provide a screen printing plate for the production of narrow fingers and wide busbars of a solar cell, wherein narrow and wide recesses of the screen printing form can be formed by etching and thereby produce smaller variations in the etch depth and etching width than before. Furthermore, to be produced with the screen printing form finger and manifolds, which have a smaller cross-sectional variation than before and additionally shade a smaller area of the solar cell than previously customary. The screen printing form should be inexpensive and have a long life. Furthermore, it is an object of the invention that a solar cell with such a screen printing form can be produced.
Diese Aufgaben werden durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Die Aufgabe, eine Siebdruckform zu schaffen, wird durch eine Siebdruckform gelöst, welche eine erste Lage mit ersten Ausnehmungen und eine zweite Lage mit zweiten Ausnehmungen aufweist, wobei die Ausnehmungen so angeordnet sind, dass ein Druckmedium durch eine der ersten Ausnehmungen und von dort durch eine der zweiten Ausnehmungen auf ein unter der zweiten Lage platzierbares Substrat beförderbar ist, wobei in den ersten Ausnehmungen Stegelemente und in den zweiten Ausnehmungen Stützelemente vorgesehen sind, wobei die Stegelemente mit den Stützelementen verbunden sind, und mindestens ein Stegelement und ein Stützelement zusammen eine Höhe besitzen, welche gleich der Siebdruckformhöhe ist, wobei ein Stützelement mindestens ein darüber angeordnetes Stegelement stützt, wobei ein Vertikalquerschnitt eines der Stegelemente ungleich einem Vertikalquerschnitt eines der Stützelemente ist.These objects are achieved by the subject matter of the independent claims. Advantageous developments of the invention are the subject of the dependent claims. The object to provide a screen printing form is achieved by a screen printing form, which has a first layer with first recesses and a second layer with second recesses, wherein the recesses are arranged so that a pressure medium through one of the first recesses and from there through a the second recesses can be conveyed to a substrate which can be placed under the second layer, web elements being provided in the first recesses and support elements being provided in the second recesses, the web elements being connected to the support elements, and at least one web element and a support element having a height together, which is equal to the Siebdruckformhöhe, wherein a support member supports at least one web element arranged above it, wherein a vertical cross-section of one of the web elements is not equal to a vertical cross-section of one of the support elements.
Eine solche Siebdruckform weist somit Ausnehmungen mit Stegelementen und Stützelementen auf, welche die Durchtrittsfläche für ein Druckmedium verringern. Dies ermöglicht die Herstellung einer Sammelleitung, die weniger Druckmedium aufweist als eine Sammelleitung, die mit einer Siebdruckform hergestellt ist, deren Ausnehmungen keine Stegelemente und Stützelemente aufweist. Da ein Stegelement und ein Stützelement, welche einstückig sein können, zusammen die gleiche Höhe besitzen wie die Siebdruckform, kann an die Stelle des Stützelementes kein Druckmedium mehr gelangen, wodurch ein Unterdrucken verhindert wird. Diese Stelle ist auf dem Substrat, welches die Oberfläche einer Solarzelle sein kann, somit nicht mit dem Druckmedium versehen, so dass an dieser Stelle einstrahlendes Licht auf das Substrat bzw. die Solarzelle gelangt und keine Abschattung erfolgt. Somit kann ein höherer Wirkungsgrad einer Solarzelle erreicht werden.Such a screen printing form thus has recesses with web elements and support elements, which reduce the passage area for a printing medium. This allows the production of a manifold, which has less pressure medium than a manifold, which is made with a screen printing form, the recesses having no web elements and support elements. Since a web member and a support member, which may be integral, together have the same height as the screen printing mold, no print medium can reach the position of the support member, whereby a negative pressure is prevented. This point is on the substrate, which may be the surface of a solar cell, thus not provided with the printing medium, so that at this point radiating light reaches the substrate or the solar cell and no shading occurs. Thus, a higher efficiency of a solar cell can be achieved.
Die Stützelemente bilden bei einer breiten Ausnehmung für eine breite Sammelleitung eine mechanische Stütze, welche ein Durchbiegen der Siebdruckform durch eine an der Oberseite der Schablone entlang gezogene Rakel verringert. Mittels der Stützelemente wird somit die Biegesteifigkeit der Siebdruckform insgesamt erhöht. Ferner lässt sich damit eine geringere Elastizität der Siebdruckform erreichen, so dass beim Entlangziehen der Rakel auf der Oberseite der Siebdruckform diese geringer gestreckt wird. Dies hat zur Folge, dass die erfindungsgemäße Siebdruckform eine höhere Lebensdauer als bisherige Schablonen erreicht. Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Siebdruckform durch Ätzen bilden die Stützstellen zudem Strömungshindernisse, so dass im Vergleich zu schmalen Ausnehmungen für die Herstellung von Fingern keine wesentlich stärkeren Strömungen für die Ätzflüssigkeit entstehen können. Die Ätzgeschwindigkeiten in den schmalen Ausnehmungen für die später herzustellenden Finger im Vergleich zu den breiten Ausnehmungen, in denen Stegelemente und Stützelemente vorhanden sind, unterscheiden sich somit kaum, so dass in der Siebdruckform eine Ätztiefe und Ätzbreite mit relativ geringen Variationen erreichbar ist. Dies bewirkt ferner, dass ein homogenes Ätzen erfolgt und Finger und Sammelleitungen mit geringer Querschnittsvariation möglich sind.The support elements form at a wide recess for a wide manifold a mechanical support, which reduces bending of the screen printing form by a drawn at the top of the stencil doctor. By means of the support elements thus the bending stiffness of the screen printing mold is increased overall. Furthermore, a lower elasticity of the screen printing form can thus be achieved so that when the squeegee moves along on the upper side of the screen printing form, it is stretched less. This has the consequence that the screen printing form according to the invention achieves a longer service life than previous stencils. In the preparation of the screen printing plate according to the invention by etching, the support points also form flow obstructions, so that compared to narrow recesses for the production of fingers no significantly stronger flow for the etching liquid can arise. The etching speeds in the narrow recesses for the fingers to be produced later in comparison to the wide recesses in which web elements and support elements are present thus hardly differ, so that in the screen printing form an etching depth and etching width can be achieved with relatively small variations. This also causes a homogeneous etching and fingers and manifolds with low cross-sectional variation are possible.
Gemäß der Erfindung ist ferner ein Vertikalquerschnitt eines der Stegelemente ungleich einem Vertikalquerschnitt eines der Stützelemente. Damit lassen sich auf dem Substrat beliebige Strukturen anbringen. Die Funktion der Stützung und Aussparung auf dem Substrat ist damit auch unabhängig von der Öffnungsgröße oder Steggeometrie in der ersten Lage der Siebdruckform. Die erste Lage und die zweite Lage der Siebdruckform können somit zueinander ganz unterschiedliche Geometrien besitzen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besitzt die erste oder zweite Ausnehmung eine Breite von mindestens 30 Mikrometern. Ferner besitzen die Stegelemente oder Stützelemente mindestens eine Breite von 10 Mikrometern, vorzugsweise weniger als 20 Mikrometern. Damit lassen sich die oben genannten Vorteile besonders gut erreichen. Derartige kleine Abmessungen können mittel Ätztechnik auch relativ preiswert hergestellt werden, wenn man dies mit Siebdruckformen vergleicht, die gewebte Metallfaden aufweisen.According to the invention, furthermore, a vertical cross section of one of the web elements is unequal to a vertical cross section of one of the support elements. This can be attached to the substrate arbitrary structures. The function of the support and recess on the substrate is thus independent of the opening size or web geometry in the first layer of the screen printing form. The first layer and the second layer of the screen printing form can thus have very different geometries relative to each other. According to a preferred embodiment of the invention, the first or second recess has a width of at least 30 micrometers. Furthermore, the web elements or support elements have at least a width of 10 micrometers, preferably less than 20 micrometers. Thus, the above advantages can be achieved particularly well. Such small dimensions can also be produced relatively inexpensively by etching technique, when compared to screen printing forms comprising woven metallic filaments.
Es ist vorteilhaft, wenn die Stützelemente jeweils einen runden, hexagonalen oder rechteckigen Querschnitt besitzen. Dies ist mittels Ätztechnik einfach herstellbar. Die Stützelemente können in regelmäßigen oder unregelmäßigen Abständen zueinander angeordnet sein, wobei die Anordnung in regelmäßigen Abständen eine homogene Biegesteifigkeit auf der gesamten Fläche ermöglicht.It is advantageous if the support elements each have a round, hexagonal or rectangular cross-section. This can be easily produced by means of etching technology. The support elements may be arranged at regular or irregular intervals from each other, the arrangement at regular intervals allows a homogeneous bending stiffness on the entire surface.
Besitzen die Stegelemente einen Abstand von 30 bis 100 Mikrometern zueinander, können mit einem durch die Ausnehmungen hindurch zu befördernden Druckmedium feine Linien erreicht werden. Gemäß einer Ausfuhrungsform der Erfindung sind die Oberflächen der Ausnehmung und der Stegelemente oder Stützelemente mit einer Beschichtung versehen. Die Beschichtung verringert die Durchtrittsfläche für das Druckmedium und ermöglicht noch schmalere Linienbreiten, so dass Linien mit noch weniger Druckmedium herstellbar sind.If the web elements have a distance of 30 to 100 micrometers from one another, fine lines can be achieved with a printing medium to be conveyed through the recesses. According to one embodiment of the invention, the surfaces of the recess and the web elements or support elements are provided with a coating. The coating reduces the passage area for the print medium and allows even narrower line widths, so that lines with even less pressure medium can be produced.
Vorzugsweise besitzt die Beschichtung eine Dicke, die mindestens 5 % der kleinsten Querschnittsbreite der ersten oder zweiten Ausnehmung beträgt.Preferably, the coating has a thickness that is at least 5% of the smallest cross-sectional width of the first or second recess.
Gemäß einer Ausfiihrungsform der Erfindung besitzt die Beschichtung einen Kontaktwinkel gegenüber Wasser in einem Bereich von 0° bis 90°. Unter einem Kontaktwinkel wird der Winkel bezeichnet, den ein Flüssigkeitstropfen auf der Oberfläche eines Feststoffes zu dieser Oberfläche bildet. Bei einem Kontaktwinkel im Bereich von 0° bis 90° bildet das flüssige oder pastöse Druckmedium somit eine relativ gute Wechselwirkung zur Oberfläche der Beschichtung, so dass ein Großteil desAccording to one embodiment of the invention, the coating has a contact angle with water in a range of 0 ° to 90 °. A contact angle is the angle formed by a drop of liquid on the surface of a solid to this surface. At a contact angle in the range of 0 ° to 90 °, the liquid or pasty pressure medium thus forms a relatively good interaction with the surface of the coating, so that a large part of the
Druckmediums in den solcherart beschichteten Ausnehmungen haften bleibt, wenn die Siebdruckform von dem zu bedruckenden Substrat entfernt wird. Hierdurch kann eine homogene Schichtdicke gedruckt werden, ohne dass zuviel Material aus den Ausnehmungen der Oberseite mit auf das Substrat gedruckt wird.Pressure medium adhered in the thus coated recesses when the screen printing form is removed from the substrate to be printed. In this way, a homogeneous layer thickness can be printed without too much material is printed from the recesses of the top with on the substrate.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung besitzt die Beschichtung einen Kontaktwinkel gegenüber Wasser in einem Bereich von größer 90° bis 150°, es bildet sich nur eine geringe Wechselwirkung des Druckmediums zur Oberfläche der Beschichtung aus. Das Druckmedium kann mit geringerem Widerstand in die Ausnehmung befördert werden. Außerdem kann nach dem Hindurchdrücken des Druckmediums und Entfernen der Siebdruckform vom Substrat das in der Ausnehmung verbleibende Druckmedium mit wenig Aufwand entfernt werden. In den Ausnehmungen eingebrachtes Druckmedium verbleibt nur zu einem geringen Anteil in den Ausnehmungen, wenn die Siebdruckform von dem Substrat entfernt wird. Das Ergebnis ist ein Auftrag mit einer Höhe, welche gleich der Höhe der Siebdruckform sein kann.According to another embodiment of the invention, the coating has a contact angle to water in a range of greater than 90 ° to 150 °, it forms only a small interaction of the pressure medium to the surface of the coating. The pressure medium can be conveyed into the recess with less resistance. In addition, after pressing the printing medium and removing the screen printing form from the substrate, the printing medium remaining in the recess can be removed with little effort. In the recesses introduced printing medium remains only a small proportion in the recesses when the screen printing form is removed from the substrate. The result is a job with a height that can be equal to the height of the screen printing form.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform verläuft mindestens ein Stützelement von einer Seite der zweiten Ausnehmung zur gegenüberliegenden Seite der zweiten Ausnehmung und teilt die zweite Ausnehmung in mindestens zwei Segmente auf. Damit lässt sich eine Sammelleitung herstellen, die zwei Leitungssegmente aufweist und unterbrochen ist, so dass kein durchgängiger Stromtransport mehr möglich ist. Auf diese Weise kann teueres metallisches Druckmedium eingespart werden. Die Funktion der Sammelleitung ist trotzdem sichergestellt, wenn anschließend ein zusätzliches Metallband die zwei Leitungssegmente überbrückt, wobei das Metallband zu der unterbrochenen Sammelleitung parallel geschaltet ist.According to a further embodiment, at least one support element extends from one side of the second recess to the opposite side of the second recess and divides the second recess into at least two segments. This can be a Establish a manifold, which has two line segments and is interrupted, so that no continuous power transport is possible. In this way, expensive metallic printing medium can be saved. Nevertheless, the function of the collecting line is ensured if subsequently an additional metal strip bridges the two line segments, wherein the metal strip is connected in parallel with the interrupted bus line.
Die Erfindung betrifft ferner eine Solarzelle, welche mit einer Siebdruckform wie vorstehend beschrieben hergestellt ist.The invention further relates to a solar cell which is produced with a screen printing form as described above.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden mit Bezug auf die nachfolgenden Figuren erläutert, in welchen zeigen:Further advantages and features of the invention will be explained with reference to the following figures, in which:
Fig. 1 einen ersten Querschnitt einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßenFig. 1 shows a first cross section of a first embodiment of the invention
Siebdruckform; Fig. 2 eine zweiten Querschnitt der ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßenScreen printing form; Fig. 2 is a second cross section of the first embodiment of the invention
Siebdruckform;Screen printing form;
Fig. 3 eine Draufsicht der ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Siebdruckform;Fig. 3 is a plan view of the first embodiment of the screen printing form according to the invention;
Fig. 4 eine Draufsicht einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßenFig. 4 is a plan view of a second embodiment of the invention
Siebdruckform; Fig. 5 eine erste Draufsicht auf ein mittels der erfindungsgemäßen Siebdruckform hergestelltes Substrat; Fig. 6 eine zweite Draufsicht auf ein mittels der erfindungsgemäßen Siebdruckform hergestelltes Substrat; Fig. 7 einen Querschnitt einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßenScreen printing form; 5 shows a first plan view of a substrate produced by means of the screen printing form according to the invention; 6 shows a second plan view of a substrate produced by means of the screen printing form according to the invention; Fig. 7 shows a cross section of a third embodiment of the invention
Siebdruckform;Screen printing form;
Fig. 8 einen Horizontalschnitt der dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Siebdruckform;8 shows a horizontal section of the third embodiment of the screen printing form according to the invention;
Fig. 9 eine Draufsicht der dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßenFig. 9 is a plan view of the third embodiment of the invention
Siebdruckform; Fig. 10 eine Draufsicht auf ein mittels der erfindungsgemäßen Siebdruckform hergestelltes Substrat; Fig. 11 ein Querschnitt einer vierten Ausfuhrungsform der erfindungsgemäßenScreen printing form; Fig. 10 is a plan view of a substrate made by the screen printing form of the present invention; Fig. 11 is a cross-section of a fourth embodiment of the invention
Siebdruckform; und Fig. 12 eine Seitenansicht eines Substrates, welches mittels der viertenScreen printing form; and FIG. 12 is a side view of a substrate, which by means of the fourth
Ausfuhrungsform der Siebdruckform mit einem Druckmedium versehen ist.Embodiment of the screen form is provided with a pressure medium.
In den Fig. 1 bis 3 sind mehrere Ansichten einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Siebdruckform dargestellt. Fig. 3 zeigt eine Draufsicht der Siebdruckform 100, wobei in Fig. 1 ein Querschnitt entlang der mit A-B bezeichneten strichpunktierten Linie und in Fig. 2 ein Querschnitt entlang der mit C-D bezeichneten strichpunktierten Linie dargestellt ist. Die Siebdruckform 100 weist eine erste Lage 1 auf, welche nachfolgend als Netzlage 1 bezeichnet wird. Entlang der Oberseite der Netzlage 1 kann mit einer nicht dargestellten Rakel ein Druckmedium in eine erste Ausnehmung 2 befördert werden. In der ersten Ausnehmung 2 sind Stegelemente 3 angeordnet, die mit einer regelmäßigen, netzartigen Struktur in der ersten Ausnehmung 2 verteilt sind, siehe Fig. 3. Unterhalb der Netzlage 1 ist eine zweite Lage 4, nachfolgend als Schablonenlage 4 bezeichnet, vorhanden, die bei dieser Ausführungsforrn einstückig mit der Netzlage 1 ausgebildet ist. Die Schablonenlage 4 weist eine zweite Ausnehmung 5 auf, in welcher Stützelemente 6 vorgesehen sind.Several views of a first embodiment of the screen printing form according to the invention are shown in FIGS. Fig. 3 shows a plan view of the screen printing form 100, wherein in Fig. 1 is a cross section along the dash-dotted line designated A-B and in Fig. 2 is a cross section along the designated C-D dot-dash line. The screen printing form 100 has a first layer 1, which is referred to below as a network layer 1. Along the upper side of the net layer 1, a printing medium can be conveyed into a first recess 2 with a doctor, not shown. In the first recess 2 web elements 3 are arranged, which are distributed with a regular, net-like structure in the first recess 2, see Fig. 3. Below the network layer 1, a second layer 4, hereinafter referred to as stencil layer 4, present at This Ausführungsforrn is integrally formed with the network layer 1. The stencil sheet 4 has a second recess 5, in which support elements 6 are provided.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, sind die Stegelemente 3 mit den Stützelementen 6 verbunden und einstückig ausgebildet. Die Höhe eines Stegelementes 3 und eines damit verbundenen Stützelementes 6 ist gleich der Höhe 7 der Siebdruckform 100. Wird eine Rakel entlang der Oberseite der Netzlage 1 seitwärts bewegt und ein Druckmedium in die Ausnehmungen 2 und 3 befördert, verringern die Stützelemente 6 eine Durchbiegung der Siebdruckform 100 senkrecht zur Rakelbewegung, da sich die Stützelemente 6 auf dem unter der Schablonenlage 4 angeordneten zu bedruckenden Substrat abstützen.As can be seen from FIG. 1, the web elements 3 are connected to the support elements 6 and formed in one piece. The height of a web element 3 and an associated support element 6 is equal to the height 7 of the screen printing form 100. If a doctor along the top of the net layer 1 moves sideways and a pressure medium transported in the recesses 2 and 3, reduce the support elements 6 a deflection of the screen printing form 100 perpendicular to the doctor blade movement, since the support elements 6 are supported on the arranged under the stencil sheet 4 to be printed substrate.
Fig. 2 zeigt einen Querschnitt der Siebdruckform 100 entlang der in Fig. 3 mit C-D bezeichneten strichpunktierten Linie. Die Stegelemente 3 in der ersten Ausnehmung 2 sind zu erkennen, jedoch ist in diesem Querschnitt kein Stützelement 6 dargestellt. Die zweite Ausnehmung 5 weist an dieser Stelle somit kein Stützelement 6 auf, so dass ein Druckmedium durch die erste Ausnehmung 2 zur zweiten Ausnehmung 5 gelangen kann und sich auf dem unter der Siebdruckform 100 angeordneten Substrat eine Drucklinie bildet, welche der Breite der zweiten Ausnehmung 5 entspricht. Die Stegelemente 3 können somit unterdruckt werden, wobei die Stegelemente 3 die Stabilität der Netzlage 1 erhöhen. Sind in der zweiten Ausnehmung 5 jedoch Stützelemente 6 vorgesehen, die sich auf dem Substrat abstützen, kann an diesen Auflagestellen kein Druckmedium gelangen, so dass an diesen Stellen ein Unterdrucken verhindert wird und das Druckmedium auf dem Substrat nicht vorhanden ist. Dies bewirkt zusätzlich eine Einsparung an Druckmedium, welches bei einer Solarzelle meistens ein relativ teures metallisches und leitfahiges Material wie zum Beispiel Silber ist.FIG. 2 shows a cross section of the screen printing form 100 along the dot-dash line indicated by CD in FIG. 3. The web elements 3 in the first recess 2 can be seen, however, no support element 6 is shown in this cross section. The second recess 5 thus has no support element 6 at this location, so that a pressure medium can reach the second recess 5 through the first recess 2 and forms a pressure line on the substrate arranged below the screen printing form 100, which width corresponds to the width of the second recess 5 equivalent. The web elements 3 can thus be suppressed, the web elements 3 increase the stability of the network layer 1. However, support elements 6 are provided in the second recess 5, which are supported on the substrate, can reach no pressure medium at these support points, so that at these locations a negative pressure is prevented and the printing medium on the substrate is not present. This additionally causes a saving of pressure medium, which is usually a relatively expensive metallic and conductive material such as silver in a solar cell.
Die Breite 8 der ersten Ausnehmung 2 beträgt mindestens 30 Mikrometer, wobei die Breite eines Stegelementes 3 mindestens 10 Mikrometer beträgt. In Fig. 1 und Fig. 3 sindThe width 8 of the first recess 2 is at least 30 micrometers, wherein the width of a web element 3 is at least 10 micrometers. In Fig. 1 and Fig. 3 are
Stützelemente 6 dargestellt, die einen kreisförmigen Horizontalquerschnitt besitzen. Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, können sich die Stützelemente 6 unter einem Stegelement 3 befinden und verringern somit die Durchbiegung der ersten Ausnehmung 2 bzw. der Siebdruckform 100. Die Stützelemente 6 können auch an Kreuzungspunkten der Stegelemente 3 angeordnet sein, siehe zum Beispiel die zweite Ausführungsform derSupport elements 6 shown having a circular horizontal cross-section. As can be seen from FIG. 3, the support elements 6 can be located below a web element 3 and thus reduce the deflection of the first recess 2 or of the screen printing form 100. The support elements 6 can also be arranged at intersections of the web elements 3, see for example FIGS second embodiment of the
Siebdruckform 100 in Fig. 4, welche zudem noch ein Stützelement mit einem elliptischen Querschnitt aufweist. Dabei ist eine regelmäßige Anordnung der Stützelemente 6 ist im Hinblick auf eine geringe Durchbiegung der Siebdruckform vorteilhaft.Screen printing form 100 in FIG. 4, which also has a support element with an elliptical cross section. In this case, a regular arrangement of the support elements 6 is advantageous in view of a low deflection of the screen printing form.
In Fig. 5 ist ein Druckbild auf einem Substrat 9 dargestellt. Das aufgebrachte Druckmedium 10 besitzt an den Stellen, an denen in der Siebdruckform 100 die kreisförmigen Stützelemente 6 angeordnet sind, Aussparungen 11. Dort ist kein Druckmedium 10 vorhanden, so dass bei einem metallischen und elektrisch leitfähigen Druckmedium 10 ein elektrischer Strom in dem Bereich um die Aussparungen 11 herum geleitet wird. Die Aussparungen können auch hexagonal oder rechteckig ausgebildet sein, siehe Bezugszeichen 12, 13 und 14 in Fig. 6. Aussparungen mit einem hexagonalen Querschnitt sind vorteilhaft für eine optimale Flächenausnutzung. Die rechteckige Aussparung 14 bewirkt, dass ein elektrischer Strom in dem Druckmedium 10 unterbrochen wird. Das zugehörige Stützelement ist dann derart gestaltet, dass es von einer Seite der zweiten Ausnehmung 5 zur gegenüberliegenden Seite der zweiten Ausnehmung 5 verläuft und die zweite Ausnehmung in zwei Segmente aufteilt, siehe Fig. 7 bis 9 Das Druckmedium 10 bildet zur Aussparung 14 eine Begrenzungslinie 30. Bei der in Fig. 6 dargestellten Ausführungsform verläuft diese Linie gerade. Es ist jedoch ebenso möglich, dass diese Begrenzungslinie 30 gekrümmt ausgebildet ist. Bei einer wabenförmigen Aussparung verläuft die Begrenzungslinie 30 nur in Abschnitten geradlinig. Fig. 9 zeigt eine Draufsicht einer dritten Ausfuhrungsform der Siebdruckform 100, wobei Fig. 7 den Querschnitt entlang der in Fig. 9 mit E-F bezeichneten strichpunktierten Linie zeigt. Ein rechteckförmiges Stützelement 6 ist unter einer ersten Ausnehmung 2 angeordnet, wobei das Stützelement 6 von einer Seite der zweiten Ausnehmung 5 zur gegenüberliegenden anderen Seite der zweiten Ausnehmung verläuft. Die zweite Ausnehmung 5 ist an dieser Stelle vollständig von einem Stützelement 6 durchzogen, so dass ein durch die erste Ausnehmung 2 hindurch gedrücktes Druckmedium an dieser Stelle nicht auf das Substrat gelangen kann. Die zweite Ausnehmung 5 wird somit in ein erstes Segment 15 und ein zweites Segment 16 aufgeteilt, siehe Fig. 8. Nur in diesen beiden Segmenten 15 und 16 kann das Druckmedium auf das Substrat gelangen.FIG. 5 shows a printed image on a substrate 9. The applied printing medium 10 has at the locations where the circular support elements 6 are arranged in the screen printing mold 100, recesses 11. There is no printing medium 10 is present, so that in a metallic and electrically conductive printing medium 10, an electric current in the area around the Recesses 11 is passed around. The recesses can also be hexagonal or rectangular, see reference numerals 12, 13 and 14 in FIG. 6. Recesses with a hexagonal cross-section are advantageous for optimum area utilization. The rectangular recess 14 causes an electric current in the printing medium 10 to be interrupted. The associated support element is then designed such that it extends from one side of the second recess 5 to the opposite side of the second recess 5 and the second recess is divided into two segments, see FIGS. 7 to 9 The pressure medium 10 forms a recess 30 to the recess In the embodiment shown in Fig. 6, this line is straight. However, it is also possible that this boundary line 30 is curved. In a honeycomb-shaped recess, the boundary line 30 is rectilinear only in sections. FIG. 9 shows a plan view of a third embodiment of the screen printing form 100, wherein FIG. 7 shows the cross section along the dot-dash line indicated by EF in FIG. A rectangular support element 6 is arranged under a first recess 2, the support element 6 extending from one side of the second recess 5 to the opposite other side of the second recess. The second recess 5 is completely traversed at this point by a support member 6, so that a pressed through the first recess 2 through the pressure medium can not reach the substrate at this point. The second recess 5 is thus divided into a first segment 15 and a second segment 16, see FIG. 8. Only in these two segments 15 and 16 can the printing medium reach the substrate.
In Fig. 10 ist eine Draufsicht auf ein mittels der erfindungsgemäßen Siebdruckform 100 hergestelltes Substrat dargestellt. Das Substrat, in diesem Fall eine Solarzelle 23, ist mit einer gedruckten ersten metallischen Leitung 17, welche eine Breite 18 besitzt, und einer zweiten metallischen Leitung 19, welche eine Breite 20 besitzt, mittels eines Druckmediums 10 bedruckt. Die erste metallische Leitung 17 ist eine relativ schmale Leitung, die als Finger bei einer Solarzelle wirken kann. Die zweite metallische Leitung 19 ist eine relativ breite Leitung, welche die ersten metallischen Leitungen 17 elektrisch kontaktiert und als Sammelleitung wirkt. Bei der in Fig. 10 dargestellten Solarzelle 23 weist die zweite metallische Leitung 19 kreisförmige Aussparungen 11 und rechteckförmige Aussparungen 13 auf. Ferner ist eine Aussparung 21 vorgesehen, welche die zweite metallische Leitung 19 unterbricht. Dies wird auch mit den Aussparungen 22 erreicht. Das Druckmedium 10 ist dann in einer runden, rechteckigen oder hexagonalen Geometrie aufgebracht, so dass der umgebende Bereich die Aussparung bildet. Die Aussparung kann dann als ein „Negativ" bezeichnet werden, wobei das Druckmedium 10 das „Positiv" bildet. Es ist möglich, dass die Aussparungen 21 und 22 eine große Fläche einnehmen, so dass nur noch kleinere Bereiche mit einem Druckmedium 10 bedeckt sind. Diese können ausreichen, um ein kostengünstiges metallisches Band daran anzubringen, welches die zweite metallische Leitung überbrückt, so dass der teure Werkstoff für die zweite metallische Leitung eingespart werden kann. In Fig. 11 ist ein Querschnitt einer vierten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Siebdruckform 100 dargestellt. Die Oberflächen der ersten Ausnehmung 2 und der zweiten Ausnehmung 5 sowie der Stegelemente 3 und Stützelemente 6 sind mit einer Beschichtung 24 versehen. Die Beschichtung verringert die Durchtrittsfläche für das Druckmedium 10, so dass auf einem Substrat 9 noch schmalere Linien herstellbar sind. In Fig. 12 ist eine Seitenansicht des Substrates 9, welches mittels der vierten Ausfuhrungsform der Siebdruckform mit dem Druckmedium 10 versehen ist, gezeigt. Die metallische Linie 25 aus dem Druckmedium 10 ist bei dieser Darstellung jedoch etwas in der Breite verlaufen dargestellt. Die Beschichtung besitzt eine Dicke, die mindestens 5 % der kleinsten Querschnittsbreite der Durchtrittsöffhung 26 der ersten Ausnehmung 2 oder zweitenFIG. 10 shows a plan view of a substrate produced by means of the screen printing form 100 according to the invention. The substrate, in this case a solar cell 23, is printed by means of a printing medium 10 with a printed first metallic line 17 having a width 18 and a second metallic line 19 having a width 20. The first metallic line 17 is a relatively narrow line that can act as a finger on a solar cell. The second metallic conduit 19 is a relatively wide conduit which electrically contacts the first metallic conduits 17 and acts as a manifold. In the solar cell 23 shown in FIG. 10, the second metallic line 19 has circular recesses 11 and rectangular recesses 13. Further, a recess 21 is provided, which interrupts the second metallic line 19. This is also achieved with the recesses 22. The printing medium 10 is then applied in a round, rectangular or hexagonal geometry so that the surrounding area forms the recess. The recess may then be referred to as a "negative", with the print medium 10 forming the "positive". It is possible that the recesses 21 and 22 occupy a large area, so that only smaller areas are covered with a pressure medium 10. These may be sufficient to attach a low-cost metallic strip bridging the second metallic line so that the expensive material for the second metallic line can be saved. FIG. 11 shows a cross section of a fourth embodiment of the screen printing form 100 according to the invention. The surfaces of the first recess 2 and the second recess 5 and the web elements 3 and support elements 6 are provided with a coating 24. The coating reduces the passage area for the printing medium 10, so that even narrower lines can be produced on a substrate 9. FIG. 12 shows a side view of the substrate 9, which is provided with the printing medium 10 by means of the fourth embodiment of the screen printing form. However, the metallic line 25 from the printing medium 10 is shown extending slightly in width in this illustration. The coating has a thickness that is at least 5% of the smallest cross-sectional width of the passage opening 26 of the first recess 2 or second
Ausnehmung 5 beträgt. Sie kann im Grenzfall auch die Durchtrittsöffnung 26 verschließen, so dass gar kein Druckmedium mehr hindurchgelangt. Durch Einsatz einer solchen Beschichtung sind noch kleinere Durchtrittsöffhungen erzielbar, als es mit der Herstellungstechnologie zur Erzeugung einer Durchtrittsöffnung bisher möglich ist. Wenn die Beschichtung eine Antihaftbeschichtung ist, kann bei den sehr schmalenRecess 5 is. In the limiting case, it can also close the passage opening 26, so that no pressure medium can pass through it. By using such a coating, even smaller passage openings can be achieved than has hitherto been possible with the production technology for producing a passage opening. If the coating is a non-stick coating, can be very narrow
Durchtrittsbreiten der Durchtrittsöffiiung 26 das Druckmedium gut in Richtung zum Substrat 9 gelangen.Passage widths of Durchtrittsöffiiung 26 the print medium well in the direction of the substrate 9 reach.
Die Siebdruckform 100 mit der ersten Lage 1 als Netzlage und der zweiten Lage 4 als Schablonenlage kann einstückig ausgebildet sein. Die beiden Lagen 1 und 4 sind dann nur durch die Tiefe der Ausnehmungen 2 und 5 definiert. Es ist jedoch ebenso möglich, dass die erste Lage 1 und zweite Lage 4 aus zwei Teilen gebildet sind, welche aus den gleichen oder unterschiedlichen Materialien bestehen. Die Siebdruckform kann aus einer Edelstahlfolie bestehen, aus der die Netzlage 2 und Schablonenlage 4 mittels chemischen Ätzens herausgearbeitet sind. In einer bevorzugten Ausfuhrungsform weist die Netzlage eine Folie auf, welche die ersten Ausnehmungen 2 aufweist und mit einer Schablonenlage 4 kombiniert und fest verbunden ist, welche aus photosensitiver Emulsion auf Basis von Polyvenylalkohol, einem Kapillarfilm oder einem Festresist herausgearbeitet worden ist, oder mittels strukturierter Galvanik, vorzugsweise mittels Nickel, erzeugt worden ist. The screen printing form 100 with the first layer 1 as a mesh layer and the second layer 4 as a stencil layer may be integrally formed. The two layers 1 and 4 are then defined only by the depth of the recesses 2 and 5. However, it is also possible that the first layer 1 and second layer 4 are formed of two parts, which consist of the same or different materials. The screen printing form may consist of a stainless steel foil, from which the mesh layer 2 and stencil layer 4 are worked out by means of chemical etching. In a preferred embodiment, the mesh layer has a film which has the first recesses 2 and is combined with a stencil layer 4 and firmly joined, which has been worked out of photosensitive emulsion based on polyvinyl alcohol, a capillary film or a solid resist, or by means of structured electroplating , preferably by means of nickel.

Claims

Patentansprüche claims
1. Siebdruckform, welche eine erste Lage mit ersten Ausnehmungen und eine zweite Lage mit zweiten Ausnehmungen aufweist, wobei die Ausnehmungen so angeordnet sind, dass ein Druckmedium durch eine der ersten Ausnehmungen und von dort durch eine der zweiten Ausnehmungen auf ein unter der zweiten Lage platzierbares Substrat beförderbar ist, wobei in den ersten Ausnehmungen Stegelemente und in den zweiten Ausnehmungen Stützelemente vorgesehen sind, wobei die Stegelemente mit den Stützelementen verbunden sind, und mindestens ein Stegelement zusammen mit einem Stützelement eine Höhe besitzt, welche gleich der Siebdruckformenhöhe ist, wobei ein Stützelement mindestens ein darüber angeordnetes Stegelement stützt, wobei ein Vertikalquerschnitt eines der Stegelemente ungleich einem Vertikalquerschnitt eines der Stützelemente ist. A screen-printing form, which has a first layer with first recesses and a second layer with second recesses, wherein the recesses are arranged so that a printing medium can be placed through one of the first recesses and from there through one of the second recesses to a position that can be placed under the second layer Substrate is conveyed, wherein in the first recesses web elements and in the second recesses support elements are provided, wherein the web elements are connected to the support elements, and at least one web element together with a support member has a height which is equal to the Siebdruckformenhöhe, wherein a support element at least supports a web element arranged above it, wherein a vertical cross section of one of the web elements is unequal to a vertical cross section of one of the support elements.
2. Siebdruckform nach Anspruch 1 , wobei die erste oder zweite Ausnehmung eine2. Screen printing form according to claim 1, wherein the first or second recess a
Breite von mindestens 30 Mikrometern besitzt.Width of at least 30 microns owns.
3. Siebdruckform nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Stegelemente oder Stützelemente mindestens eine Breite von 10 Mikrometern besitzen.3. Screen printing form according to one of the preceding claims, wherein the web elements or support elements have at least a width of 10 micrometers.
4. Siebdruckform nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Stegelemente oder Stützelemente maximal eine Breite von 20 Mikrometern besitzen.4. Screen printing form according to one of the preceding claims, wherein the web elements or support elements have a maximum width of 20 microns.
5. Siebdruckform nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Stützelemente jeweils einen runden, hexagonalen oder rechteckigen Querschnitt besitzen.5. Screen printing form according to one of the preceding claims, wherein the support elements each have a round, hexagonal or rectangular cross-section.
6. Siebdruckform nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Stegelemente einen Abstand von 30 bis 100 Mikrometern zueinander besitzen. 6. Screen printing form according to one of the preceding claims, wherein the web elements have a distance of 30 to 100 micrometers to each other.
7. Siebdruckform nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Oberflächen der7. Screen printing form according to one of the preceding claims, wherein the surfaces of the
Ausnehmungen und der Stegelemente oder Stützelemente mit einer Beschichtung versehen sind.Recesses and the web elements or support elements are provided with a coating.
8. Siebdruckform nach Anspruch 7, wobei die Beschichtung eine Dicke besitzt, die mindestens 5 % der kleinsten Querschnittsbreite der ersten oder zweiten Ausnehmung beträgt.A screen printing form according to claim 7, wherein the coating has a thickness which is at least 5% of the smallest cross-sectional width of the first or second recess.
9. Siebdruckform nach Anspruch 8, wobei die Beschichtung einen Kontaktwinkel gegenüber Wasser in einem Bereich von 0° bis 90° besitzt.A screen printing form according to claim 8, wherein the coating has a contact angle with water in a range of 0 ° to 90 °.
10. Siebdruckform nach Anspruch 8, wobei die Beschichtung einen Kontaktwinkel gegenüber Wasser in einem Bereich von größer 90° bis 150° besitzt. 10. A screen printing form according to claim 8, wherein the coating has a contact angle with respect to water in a range of greater than 90 ° to 150 °.
11. Siebdruckform nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei mindestens ein Stützelement von einer Seite der zweiten Ausnehmung zur gegenüberliegenden Seite der zweiten Ausnehmung verläuft und die zweite Ausnehmung in mindestens zwei Segmente aufteilt.11. Screen printing form according to one of the preceding claims, wherein at least one support element extends from one side of the second recess to the opposite side of the second recess and divides the second recess into at least two segments.
12. Solarzelle, welche mit einer Siebdruckform nach einem der vorherigen Ansprüche hergestellt ist. 12. Solar cell, which is produced with a screen printing form according to one of the preceding claims.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011003287A1 (en) * 2011-01-27 2012-08-02 Christian Koenen Gmbh Printing template for applying a printing pattern to a substrate and method for producing a printing stencil
JP2018065396A (en) * 2018-01-23 2018-04-26 マクセルホールディングス株式会社 Metal mask for screen printing
JP2020059290A (en) * 2019-01-11 2020-04-16 マクセルホールディングス株式会社 Metal mask
CN111137002A (en) * 2019-12-31 2020-05-12 帝尔激光科技(无锡)有限公司 Novel screen printing plate and manufacturing method thereof
WO2023180285A1 (en) * 2022-03-25 2023-09-28 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e. V. Printing stencil and printing devices for forming conductor paths on a substrate and method for producing a metal contact structure of a photovoltaic cell

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201308616A (en) * 2011-08-03 2013-02-16 Motech Ind Inc Method of forming conductive pattern on substrate
CN103192589B (en) * 2012-01-09 2016-12-14 昆山允升吉光电科技有限公司 Two-sided etching makes the method for metal mold solar energy web plate
CN103203969B (en) * 2012-01-16 2017-04-05 昆山允升吉光电科技有限公司 A kind of Three-dimensional mask plate and its preparation technology
CN103358671B (en) * 2012-04-10 2017-06-06 昆山允升吉光电科技有限公司 Cellulated wiremesh
GB2521344A (en) 2013-10-27 2015-06-24 Asm Assembly Systems Switzerland Gmbh Printing screens, methods of fabricating the same and methods of screen printing
JP6894141B2 (en) * 2019-06-07 2021-06-23 株式会社プロセス・ラボ・ミクロン Metal mask and its manufacturing method
KR102595815B1 (en) * 2021-02-03 2023-10-31 한빅솔라(주) Stencil mask for printing electrode of solar cell
DE102022209195A1 (en) 2022-09-05 2024-03-07 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Device and method for printing a substrate with a sealant and/or adhesive

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5361695A (en) * 1991-07-08 1994-11-08 Danippon Screen Mfg. Co., Ltd. Screen printing plate for limiting the spread of ink on an object
US5819652A (en) * 1994-12-14 1998-10-13 International Business Machines Corporation Reduced cavity depth screening stencil
GB2307446A (en) * 1995-11-25 1997-05-28 Ibm Solder paste deposition
DE102005045350B4 (en) * 2005-09-22 2009-07-16 Siemens Ag Print template of an SMT process
US7906366B2 (en) * 2005-11-28 2011-03-15 Mitsubishi Electric Corporation Printing mask and solar cell
TW200906250A (en) * 2007-07-27 2009-02-01 Samsung Electro Mech Mask for screen printing and screen printing method using the same
DE202007019165U1 (en) * 2007-12-11 2010-11-04 Nb Technologies Gmbh Template for technical screen printing

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
None

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011003287A1 (en) * 2011-01-27 2012-08-02 Christian Koenen Gmbh Printing template for applying a printing pattern to a substrate and method for producing a printing stencil
CN103347695A (en) * 2011-01-27 2013-10-09 克里斯提安-可安恩-高科技模具有限公司 Printing stencil for applying a printing pattern to a substrate, and method for producing a printing stencil
JP2018065396A (en) * 2018-01-23 2018-04-26 マクセルホールディングス株式会社 Metal mask for screen printing
JP2020059290A (en) * 2019-01-11 2020-04-16 マクセルホールディングス株式会社 Metal mask
CN111137002A (en) * 2019-12-31 2020-05-12 帝尔激光科技(无锡)有限公司 Novel screen printing plate and manufacturing method thereof
JP2021104686A (en) * 2020-01-22 2021-07-26 マクセルホールディングス株式会社 Metal mask
JP7098782B2 (en) 2020-01-22 2022-07-11 マクセル株式会社 Metal mask
WO2023180285A1 (en) * 2022-03-25 2023-09-28 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e. V. Printing stencil and printing devices for forming conductor paths on a substrate and method for producing a metal contact structure of a photovoltaic cell

Also Published As

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DE102009024877A1 (en) 2010-12-23
CN201824658U (en) 2011-05-11
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DE202010007773U1 (en) 2010-10-28

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