WO2014154592A1 - Siebdruckanlage zum bedrucken von flächigen substraten, insbesondere solarzellen und verfahren zum bedrucken von substraten - Google Patents

Siebdruckanlage zum bedrucken von flächigen substraten, insbesondere solarzellen und verfahren zum bedrucken von substraten Download PDF

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WO2014154592A1
WO2014154592A1 PCT/EP2014/055759 EP2014055759W WO2014154592A1 WO 2014154592 A1 WO2014154592 A1 WO 2014154592A1 EP 2014055759 W EP2014055759 W EP 2014055759W WO 2014154592 A1 WO2014154592 A1 WO 2014154592A1
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WO
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printing
screen
solar cell
substrates
printed
Prior art date
Application number
PCT/EP2014/055759
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French (fr)
Inventor
Klaus Messmer
Markus Bau
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JRT Photovoltaics GmbH & Co. KG
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41F—PRINTING MACHINES OR PRESSES
    • B41F15/00—Screen printers
    • B41F15/08—Machines
    • B41F15/0863—Machines with a plurality of flat screens mounted on a turntable
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41F—PRINTING MACHINES OR PRESSES
    • B41F15/00—Screen printers
    • B41F15/08—Machines
    • B41F15/0881—Machines for printing on polyhedral articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41F—PRINTING MACHINES OR PRESSES
    • B41F15/00—Screen printers
    • B41F15/14—Details
    • B41F15/16—Printing tables
    • B41F15/18—Supports for workpieces
    • B41F15/20—Supports for workpieces with suction-operated elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41F—PRINTING MACHINES OR PRESSES
    • B41F15/00—Screen printers
    • B41F15/14—Details
    • B41F15/16—Printing tables
    • B41F15/18—Supports for workpieces
    • B41F15/26—Supports for workpieces for articles with flat surfaces

Definitions

  • the invention relates to a screen printing machine for printing flat substrates, in particular solar cells, with at least one printing screen, at least one squeegee movable along the printing screen and at least one pressure nest.
  • the invention also relates to a method for printing flat substrates by screen printing.
  • a screen printing machine for printing flat substrates, in particular solar cells, provided with at least one printing screen, at least one along the printing screen movable doctor blade and a pressure nest, wherein the printing screen and the squeegee are designed for printing of conductive adhesive to the substrate.
  • both the top and bottom of the solar cell can be printed with the screen printing machine.
  • This makes it possible in a very simple manner to make a contact of solar cells in series, ie in which a solar cell is contacted on its underside and the connecting conductor then runs to the top of the next solar cell.
  • the screen printing machine has at least two printing stations, wherein a first printing station for printing on a front side of the substrate and a second printing station for printing on a back side of the substrate is formed.
  • a rotary indexing table is provided, wherein at least one pressure nest is located on the rotary indexing table and can be moved from the first printing station to the second printing station.
  • the at least one pressure nest has recesses in a bearing surface for the substrate, wherein the recesses are adapted to the area of the substrates to be printed with adhesive.
  • Fig. 1 is a schematic plan view of an inventive
  • FIG. 2 is a schematic side view of a printing station
  • Fig. 3 is a schematic view of an inventive
  • FIG. 4 is a plan view of a screen printing machine according to the invention according to a further embodiment.
  • the screen printing machine according to the invention is intended for printing on substrates, especially solar cells, with pasty, electrically conductive adhesives.
  • substrates especially solar cells
  • electrically conductive adhesives With these adhesives, cell connectors, so-called strings, are bonded to the front and back of the solar cells and the cell connectors are then connected from solar cell to solar cell for solar module construction. This method of sticking the cell connector replaces the usual soldering process.
  • the adhesives are applied directly to the solar cell by the screen printing process.
  • the adhesives are applied simultaneously to the front and back of the solar cell within one cycle.
  • the screen printing machine can be used in single use, i. Printing only one solar cell per print, or in multiple use, i. Printing of two or more solar cells per printing operation, operated.
  • a front side and a back side can be coated with adhesive at the same time in one printing process. This, for example, so that the left screen layout printed on the front of a first solar cell and the right screen layout prints on the back of a second solar cell.
  • the layouts for the adhesive application can be made individually for the front and back of the solar cell.
  • the solar cell with already applied and active adhesive surface can be positioned lying down on the pressure nest and get from the top another glue application.
  • the adhesive pressure position of the top and the back of the solar cell are positioned by suitable positioning systems dimensionally stable.
  • the printing station is equipped with an automatic solar cell transfer and turning station. This ensures that the already printed on one side of the solar cell is removed from one side of the print, turned and stored again without loss of position accuracy on the second Drucknestseite.
  • the solar cells are held in position on the pressure nests via vacuum.
  • the pressure nests are designed such that the regions of the already printed structure are exposed in the vacuum layer, that is to say in the pressure nest.
  • the pressure nests can also be designed for different busbar distances, so that a change of pressure nests when changing to another bus layout is not required. As a result, solar cells with two, three, four or five busbars can be printed without changing the pressure nests in the printing station.
  • the alignment of the busbars can be both in the printing direction, ie in the direction of movement of the doctor blade, as well as perpendicular to the printing direction.
  • the screen lifter function of the printing station allows all kinds of adhesives with different rheology to be processed on the system.
  • the printing station can be loaded and unloaded automatically or manually.
  • the printing station can work independently and provide both sides printed solar cells to the subsequent process.
  • the screen printing machine can be designed as an independent process machine or for integration into an overall system for various applications.
  • the rotary indexing table can work clockwise or counterclockwise.
  • FIG. 1 shows a schematic plan view of a screen printing machine according to the invention according to a first embodiment of the invention.
  • the screen printing machine 10 has a rotary indexing table 12, which can rotate according to the arrow 14 by 90 ° counterclockwise.
  • the rotary indexing table 12 is provided with a total of four pressure nests 16A, 16B, 16C, 16D.
  • a loading and unloading station is provided, which is symbolized schematically by two arrows 18 and 20.
  • a first printing station 22 is provided with a first printing screen. By means of the first printing station, an upper side of a solar cell is printed with conductive adhesive.
  • the pressure nest 16 can be provided, as shown in FIG. 3, with recesses which are matched to the position of the busbars on the solar cells. The printed structure, so the busbars, so come out of contact with a surface of the pressure 16 and thus can not stick to the pressure nest 16.
  • a second printing station 26 is arranged with a second printing screen.
  • a rear side of the solar cells is printed with the conductive adhesive.
  • the pressure nest 16 is again moved to the 6 o'clock position and the substrates 28A, 28B are removed from the pressure nest 16A.
  • FIG. 2 shows schematically a printing station 30 for printing on a solar cell 28 by screen printing.
  • the printing station 30 has a pressure nest 32 on which the solar cell 14 lies.
  • a screen frame 34 tensions a printing screen 36 and during printing a doctor blade 38 is pressed against the printing screen 36 and the solar cell 14 and then moved in the direction of the arrow 40 over the surface of the solar cell 14 to be printed.
  • the doctor blade 38 has a flexible material strip of elastic material which is inclined with respect to the printing screen.
  • a doctor blade holder, in which the material strip is attached, is not shown in FIG. 2 for the sake of clarity.
  • the screen frame 34 is pivotally mounted at its, seen in the direction of movement 40 of the doctor blade 38 at the front end at a pivot point 42.
  • the sieve frame 34 can thus along a Arrow 44 are pivoted with its rear end upwards and are moved, for example, in the position shown in dashed lines in FIG.
  • the squeegee 38 is shown in FIG. 2 in two different positions, once pulled through approximately at the beginning of the printing movement and once dashed at about two-thirds of the pressure movement across the solar cell 28. Pulled through the position of the printing screen 36 in the position shown in solid line Doctor blade 38. Dashed lines show the position of the printing screen 36, which occupies this when the doctor blade 38 is in its dashed line position and the screen frame 34 is in its raised position by means of the Sieblifts. A dot-dash line indicates a merely imaginary position of the printing screen 36 when the screen frame 34 is in the upwardly pivoted position.
  • a release angle that the portion of the printing screen behind the squeegee 38 encloses with the surface of the solar cell 28 is greater for a given squeegee position than when the printing screen 34 is not pivoted upward during the squeegee 38's pressure movement. Without lifting the printing screen, the release angle becomes smaller as the squeegee travel increases.
  • This lifting of the printing screen 34 in the region of its rear end ensures in the printing station according to the invention that the printing screen 36 behind the doctor quickly lifts off the surface of the solar cell 28 and thus quickly from the pressed by the doctor through the printing screen 36 and behind the Doctor blade 38 lifts on the solar cell 14 adhesive paste. This can be done during the entire printing process. tion of the doctor blade 38 over the surface of the solar cell 28 a precise printed image can be achieved because even at the end of the printing movement of the doctor blade 38, the printing screen 36 moves quickly out of the applied adhesive by the trigger angle is kept above a predetermined value or at a constant value ,
  • FIG. 3 shows the pressure nest 32 of FIG. 2 schematically obliquely from above.
  • the pressure nest 32 is provided with numerous openings 46 in its bearing surface.
  • the openings 46 communicate with a vacuum pump, not shown. By applying a negative pressure to the openings 46, the solar cell 28 can be securely held on the pressure nest 32 during the printing process.
  • the pressure nest 32 further has two recesses 48 in its support surface.
  • the recesses 48 are adapted to the structure printed on the solar cell. Through the recesses 48, a single-sided printed solar cell 28 can be placed with the printed side on the support surface of the Drucknests 32 without the printed adhesive then contacts the support surface of the Drucknests 32. In this way, the back of the solar cell can be printed without a sticking of the solar cell 28 is to be feared on the Drucknest 32 or that the printed adhesive is damaged or blurred.
  • Fig. 4 shows schematically a screen printing machine according to a second preferred embodiment of the invention.
  • the screen printing machine 50 has the rotary indexing table 12 with a total of four pressure nests 16A, 16B, 16C and 16D.
  • a printing station 52 with a printing screen is arranged at the 12 o'clock station.
  • the printing station 52 is suitable for the simultaneous printing of two solar cells.
  • two solar cells 54A and 54B are located on the pressure cavity 16C and are simultaneously printed by the printing station 52. It is at the solar cell 54A printed on the reverse side with conductive adhesive and printed on the front side of the solar cell 54B with conductive adhesive.
  • Solar cells 54C to be printed are transferred to the pressure nest 16B at the 3 o'clock position. In this case, only one solar cell 54C is transferred to the pressure nest 16B in the 3 o'clock position.
  • the solar cell 54D is already arranged on the pressure nest 16B and is already printed on its underside, which rests on the pressure nest 16B.
  • the rotary indexing table 12 is moved counterclockwise by 90 ° to the 9 o'clock position.
  • the pressure nest 16D is shown on which two solar cells 54E and 54F are located. Of these two solar cells, only the solar cell 54F is removed from the pressure nest 16D and, for example, transported away for further processing.
  • the solar cell 54F is already printed on its top and bottom with adhesive.
  • the pressure nest 16D is then advanced 90 ° to the 6 o'clock position.
  • the pressure nest 16A is arranged in FIG.
  • On the pressure nest 16A there is only one solar cell 54G.
  • the solar cell 54G has already been printed on its front side.
  • the solar cell 54G is lifted off the pressure nest 16A and deposited in the following cycle with its top side down again on the pressure nest 16A, but in the position shown by dashed lines on the right in FIG.
  • a solar cell 54H lifted in the previous cycle which has been turned over in the meantime, is deposited in the position shown in dashed line on the right.
  • the pressure nest 16A is then clocked to the 3 o'clock counterclockwise position and free space As has already been described, the print nest is covered with a still unprinted solar cell 54C.
  • the reloading and turning station 58 operates per solar cell with two suction units.
  • a first suction unit sucks the solar cell 54G on top, lifts it off the pressure nest 16A and rotates it 90 °.
  • a second sucker then sucks the solar cell 54G on its backside, takes over the solar cell 54G from the first sucker and then places the solar cell 54G in the subsequent cycle with the top side on the support surface of the pressure nest 16A.
  • the reloading and turning station 58 receives a solar cell, stores the solar cell during the indexing of the indexing table and deposits the solar cell again in the next cycle on a pressure nest.
  • the recording of a first solar cell for example the solar cell 54G
  • the deposition of a solar cell from the previous cycle for example the solar cell 54H
  • the cycle times of the rotary indexing table can be kept short, since the recording of a first solar cell and the deposition of a second solar cell done simultaneously, the handling of the solar cell but can be done comparatively slowly and thus gently.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Siebdruckanlage (10) zum Bedrucken von Substraten (28, 28A, 28B), insbesondere Solarzellen (54A-54F), mit wenigstens einem Drucksieb (36), wenigstens einer entlang dem Drucksieb (36) bewegbaren Rakel (38) und wenigstens einem Drucknest (32), wobei das Drucksieb (36) und die Rakel (38) zum Aufdrucken von leitfähigem Klebstoff auf das Substrat (28, 28A, 28B) ausgebildet sind.

Description

Beschreibung
Siebdruckanlage zum Bedrucken von flächigen Substraten, insbesondere Solarzellen
und Verfahren zum Bedrucken von Substraten
Die Erfindung betrifft eine Siebdruckanlage zum Bedrucken von flächigen Substraten, insbesondere Solarzellen, mit wenigstens einem Drucksieb, wenigstens einer entlang dem Drucksieb bewegbaren Rakel und wenigstens einem Drucknest. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Bedrucken von flächigen Substraten mittels Siebdruck.
Mit der Erfindung soll eine Siebdruckanlage und ein Verfahren zum Bedrucken von Substraten verbessert werden.
Erfindungsgemäß ist hierzu eine Siebdruckanlage zum Bedrucken von flächigen Substraten, insbesondere Solarzellen, mit wenigstens einem Drucksieb, wenigstens einer entlang dem Drucksieb bewegbaren Rakel und einem Drucknest vorgesehen, bei der das Drucksieb und die Rakel zum Aufdrucken von leitfähigem Klebstoff auf das Substrat ausgebildet sind.
Mittels Siebdruckverfahren kann mit hoher Präzision unmittelbar auf Substrate, insbesondere Solarzellen, gedruckt werden. Das Aufbringen von leitfähigem Klebstoff ermöglicht es, Solarzellen untereinander mit entsprechenden Verbindern (Strings) zu verschalten. Dadurch kann das bisher übliche Löten ersetzt werden.. Der Einsatz von Siebdruck ist hier besonders vorteilhaft, da auch sehr feine Strukturen, sogenannte Busbars, aufgedruckt werden können und da eine sehr schonende Behandlung der Substrate, insbesondere Solarzellen, möglich ist. Werden solche Busbars aufgedruckt, so ist dies ein Ersatz für die sonst in der Metallisierung aufgedruckten Busbars. In Weiterbildung der Erfindung ist eine Wendestation für die Substrate vorgesehen.
Auf diese Weise können mit der Siebdruckanlage sowohl Oberseite als auch Unterseite der Solarzellen bedruckt werden. Dies ermöglicht es dann in sehr einfacher Weise, eine Kontaktierung von Solarzellen in Serie vorzunehmen, bei der also eine Solarzelle an ihrer Unterseite kontaktiert ist und der Verbindungsleiter dann zur Oberseite der nächsten Solarzelle läuft.
In Weiterbildung der Erfindung weist die Siebdruckanlage wenigstens zwei Druckstationen auf, wobei eine erste Druckstation zum Bedrucken einer Vorderseite des Substrats und eine zweite Druckstation zum Bedrucken einer Rückseite des Substrats ausgebildet ist.
In Weiterbildung der Erfindung ist ein Rundschalttisch vorgesehen, wobei sich wenigstens ein Drucknest auf dem Rundschalttisch befindet und von der ersten Druckstation zur zweiten Druckstation bewegbar ist.
In Weiterbildung der Erfindung weist das wenigstens eine Drucknest Ausnehmungen in einer Auflagefläche für das Substrat auf, wobei die Ausnehmungen an den mit Klebstoff zu bedruckenden Bereich der Substrate angepasst sind.
Auf diese Weise kann ein bereits bedrucktes Substrat mit der bedruckten Seite auf das Drucknest aufgelegt werden. Der aufgedruckte Kleber befindet sich dann im Bereich der Ausnehmungen des Drucknests und es ist nicht zu befürchten, dass der Kleber das Drucknest beschmutzt oder die Solarzelle auf dem Drucknest festklebt. In Weiterbildung der Erfindung sind Mittel zum wenigstens einseitigen Anheben des Drucksiebs während der Bewegung der Rakel entlang dem Drucksieb vorgesehen.
Mittels eines solchen sogenannten Sieblifts ist es möglich, Klebersorten mit unterschiedlichster Rheologie mit der erfindungsgemäßen Siebdruckanlage zu verarbeiten. Je nach Viskosität und sonstiger Beschaffenheit des zu druckenden Klebstoffs wird das Drucksieb während der Bewegung angehoben, um das Drucksieb unmittelbar nach dem Auftrag des Klebstoffes auf das Substrat durch die Rakel rasch aus dem aufgedruckten Klebstoff herauszubewegen. Das Ausmaß eines solchen Sieblifts wird in Abhängigkeit der Rheologie der verwendeten Klebersorte eingestellt.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung im Zusammenhang mit den Zeichnungen. In den unterschiedlichen Zeichnungen dargestellte Einzelmerkmale können dabei in beliebiger Weise miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu überschreiten.
In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf eine erfindungsgemäße
Siebdruckanlage gemäß einer ersten Ausführungsform,
Fig. 2 eine schematische Seitenansicht einer Druckstation,
Fig. 3 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen
Drucknests von schräg oben, Fig. 4 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Siebdruckanlage gemäß einer weiteren Ausführungsform.
Die erfindungsgemäße Siebdruckanlage ist zum Bedrucken von Substraten, speziell Solarzellen, mit pastösen, elektrisch leitenden Klebstoffen vorgesehen. Mit diesen Klebstoffen werden Zellverbinder, sogenannte Strings, auf der Vorderseite und Rückseite der Solarzellen verklebt und die Zellverbinder werden dann von Solarzelle zu Solarzelle für den Solarmodulbau verbunden. Dieses Verfahren des Aufklebens der Zellverbinder ersetzt den bisher üblichen Lötvorgang.
- Mit der erfindungsgemäßen Siebdruckanlage werden die Klebstoffe mit dem Siebdruckverfahren direkt auf die Solarzelle aufgebracht.
- Die Klebstoffe werden innerhalb eines Zyklus zeitgleich auf Vorder- und Rückseite der Solarzelle aufgetragen.
- Die Siebdruckanlage kann im Einfachnutzen, d.h. Bedrucken nur einer Solarzelle pro Druckvorgang, oder im Mehrfachnutzen, d.h. Bedrucken von zwei oder mehr Solarzellen pro Druckvorgang, betrieben werden.
- Durch Mehrfachnutzen kann innerhalb eines Zyklus zeitgleich auf mehreren Solarzellen gedruckt werden. Dadurch kann ein höherer Durchsatz von bedruckten Substraten pro Stunde erzielt werden oder die Anzahl der erforderlichen Druckwerke kann reduziert werden.
- Durch Mehrfachnutzen können in einem Druckvorgang zeitgleich eine Vorderseite und eine Rückseite mit Kleber beschichtet werden. Dies beispielsweise so, dass das linke Sieblayout die Vorderseite einer ersten Solarzelle bedruckt und das rechte Sieblayout die Rückseite einer zweiten Solarzelle bedruckt.
- Die Layouts für den Kleberauftrag können für Vorder- und Rückseite der Solarzelle individuell ausgeführt sein. - Die Solarzelle mit bereits aufgebrachter und aktiver Klebefläche kann nach unten liegend auf dem Drucknest positioniert werden und von der Oberseite her einen weiteren Kleberauftrag erhalten.
- Die Kleberdruckposition der Oberseite und der Rückseite der Solarzelle sind durch geeignete Positioniersysteme maßhaltig zueinander positioniert.
- Die Druckstation ist mit einer automatischen Solarzellenübergabe und Wendestation ausgestattet. Diese sorgt dafür, dass die auf einer Seite bereits bedruckte Solarzelle von der einen Drucknestseite abgenommen, gewendet und wieder ohne Verlust der Positionsgenauigkeit auf der zweiten Drucknestseite abgelegt wird.
- Es ist ein Rundschalttisch vorgesehen und mit jedem 90° Takt des Rundschalttisches wird mindestens eine Solarzelle, beidseitig mit Kleber bedruckt, an den Folgeprozess weitergegeben.
- Alle erforderlichen Funktionen verteilen sich auf vier Stationen auf einem Rundschalttisch, nämlich die Beladeposition, Druckposition, Entladeposition und Wendeposition. Das Be- und Entladen erfolgt mittels Handlingsystemen und/oder mittels Transportbändern.
- Die Solarzellen werden auf den Drucknestern über Vakuum in Position gehalten. Die Drucknester sind je nach Layout und Lage der aufzudruckenden Struktur, des sogenannten Busbars, so ausgeführt, dass die Bereiche der bereits aufgedruckten Struktur in der Vakuumauflage, also in dem Drucknest, freigestellt sind. Für unterschiedliche Anzahl und Lage der Busbars, mithin also für unterschiedlich aufzudruckende Strukturen, können die Drucknesteinlagen einfach gewechselt werden. Die Drucknester können auch für unterschiedliche Busbarabstände ausgeführt werden, so dass ein Wechsel der Drucknester bei Änderung auf ein anderes Buslayout nicht erforderlich ist. Dadurch können Solarzellen mit zwei, drei, vier oder fünf Busbars ohne Wechsel der Drucknester in der Druckstation bedruckt werden. - Eine erhöhte Bruchgefahr für die Solarzellen, welche sich aus der unterbrochenen Drucknestauflage ergibt, wird durch entsprechende Einstellung der die Bruchgefahr beeinflussenden Parameter, speziell geringe Siebspannung, große Siebe und Siebliftfunktion, reduziert. Die Ausrichtung der Busbars kann sowohl in Druckrichtung, also in Bewegungsrichtung der Rakel, als auch senkrecht zur Druckrichtung sein.
- Die Siebliftfunktion der Druckstation erlaubt es, alle Klebersorten mit unterschiedlichster Rheologie auf der Anlage zu verarbeiten.
- Die Druckstation kann automatisch oder manuell beladen und entladen werden.
- Die Druckstation kann autark arbeiten und beidseitig bedruckte Solarzellen an den Nachfolgeprozess bereitstellen.
- Die Siebdruckanlage kann als eigenständige Prozessmaschine oder zur Integration in einen Gesamtanlage für verschiedene Anwendungen vorgesehen werden.
- Der Rundschalttisch kann im Uhrzeigeersinn oder entgegen dem Uhrzeigersinn arbeiten.
Die Darstellung der Fig. 1 zeigt in schematischer Draufsicht eine erfindungsgemäße Siebdruckanlage gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Die Siebdruckanlage 10 weist einen Rundschalttisch 12 auf, der sich gemäß dem Pfeil 14 um jeweils 90° gegen den Uhrzeigersinn drehen kann. Der Rundschalttisch 12 ist mit insgesamt vier Drucknestern 16A, 16B, 16C, 16D versehen. Auf der 6-Uhr-Position ist eine Belade- und Entladestation vorgesehen, die schematisch durch zwei Pfeile 18 und 20 symbolisiert ist.
Auf der 3-Uhr-Position ist eine erste Druckstation 22 mit einem ersten Drucksieb vorgesehen. Mittels der ersten Druckstation wird eine Oberseite einer Solarzelle mit leitfähigem Klebstoff bedruckt. Auf der 12-Uhr-Position ist eine lediglich schematisch dargestellte Wendestation 24 für die Solarzellen angeordnet. Mittels der Wendestation 24 werden die bereits in der Druckstation 22 einseitig bedruckten Substrate gewendet und wieder auf dem Drucknest 16 abgelegt. Das Drucknest 16 kann hierzu, siehe Fig. 3, mit Ausnehmungen versehen sein, die an die Lage der Busbars auf den Solarzellen abgestimmt sind. Die aufgedruckte Struktur, also die Busbars, kommen damit nicht in Kontakt mit einer Oberfläche des Drucknests 16 und können dadurch nicht auf dem Drucknest 16 festkleben.
Auf der 9-Uhr-Position ist eine zweite Druckstation 26 mit einem zweiten Drucksieb angeordnet. Mittels der zweiten Druckstation 26 wird eine Rückseite der Solarzellen mit dem leitfähigen Klebstoff bedruckt. Nachdem Vorderseite und Rückseite der Solarzelle mit dem leitfähigen Klebstoff bedruckt sind, wird das Drucknest 16 wieder in die 6-Uhr-Position verfahren und die Substrats 28A, 28B werden vom Drucknest 16A abgenommen.
Die Darstellung der Fig. 2 zeigt schematisch eine Druckstation 30 zum Bedrucken einer Solarzelle 28 mittels Siebdruck. Die Druckstation 30 weist ein Drucknest 32 auf, auf dem die Solarzelle 14 liegt. Ein Siebrahmen 34 spannt ein Drucksieb 36 und während des Drucks wird eine Rakel 38 gegen das Drucksieb 36 und die Solarzelle 14 gedrückt und dann in Richtung des Pfeils 40 über die zu bedruckende Oberfläche der Solarzelle 14 bewegt. Die Rakel 38 weist einen in Bezug auf das Drucksieb schräg gestellten flexiblen Materialstreifen aus elastischem Material auf. Ein Rakelhalter, in dem der Materialstreifen befestigt ist, ist der Übersichtlichkeit halber in Fig. 2 nicht dargestellt.
Der Siebrahmen 34 ist an seinem, in der Bewegungsrichtung 40 der Rakel 38 beim Druck gesehen vorderen Ende an einem Drehpunkt 42 schwenkbar gelagert. Der Siebrahmen 34 kann somit entlang einem Pfeil 44 mit seinem hinteren Ende nach oben geschwenkt werden und beispielsweise in die in der Fig. 2 gestrichelt dargestellte Position bewegt werden.
Die Rakel 38 ist in der Fig. 2 in zwei unterschiedlichen Positionen dargestellt, einmal durchgezogen in etwa zu Anfang der Druckbewegung und einmal gestrichelt bei etwa Zweidrittel der Druckbewegung über die Solarzelle 28. Durchgezogen dargestellt ist die Position des Drucksiebs 36 in der durchgezogen dargestellten Lage der Rakel 38. Gestrichelt dargestellt ist die Lage des Drucksiebs 36, die dieses einnimmt, wenn sich die Rakel 38 in ihrer gestrichelt dargestellten Position befindet und sich der Siebrahmen 34 in seiner mittels des Sieblifts angehobenen Position befindet. Eine strichpunktierte Linie deutet eine lediglich gedachte Lage des Drucksiebs 36 an, wenn sich der Siebrahmen 34 in der nach oben verschwenkten Position befindet.
Während der Druckbewegung der Rakel 38 über die Oberfläche der Solarzelle 28 wird das hintere Ende des Siebrahmens entlang dem Pfeil 44 angehoben. Dies bewirkt, dass in Richtung des Pfeils 40 gesehen hinter der Rakel sich das Drucksieb 36 schneller von der Oberfläche der Solarzelle 28 ablöst. Speziell ist ein Auslösewinkel, den der Abschnitt des Drucksiebs hinter der Rakel 38 mit der Oberfläche der Solarzelle 28 einschließt, für eine gegebene Rakelposition größer als dann, wenn das Drucksieb 34 während der Druckbewegung der Rakel 38 nicht nach oben geschwenkt wird. Ohne Anheben des Drucksiebs wird der Auslösewinkel mit zunehmendem Rakelweg kleiner. Diese Anheben des Drucksiebs 34 im Bereich seines hinteren Endes sorgt bei der erfindungsgemäßen Druckstation dafür, dass sich das Drucksieb 36 hinter der Rakel rasch von der Oberfläche der Solarzelle 28 abhebt und damit auch rasch von der mittels der Rakel durch das Drucksieb 36 hindurchgedrückten und hinter der Rakel 38 auf der Solarzelle 14 befindlichen Kleberpaste abhebt. Dadurch kann während der gesamten Druckbewe- gung der Rakel 38 über die Oberfläche der Solarzelle 28 ein präzises Druckbild erreicht werden, da auch am Ende der Druckbewegung der Rakel 38 sich das Drucksieb 36 rasch aus dem aufgebrachten Klebstoff herausbewegt, indem der Auslösewinkel oberhalb eines vorbestimmten Wertes oder auf einem konstanten Wert gehalten wird.
Die Darstellung der Fig. 3 zeigt das Drucknest 32 der Fig. 2 schematisch von schräg oben. Das Drucknest 32 ist mit zahlreichen Öffnungen 46 in seiner Auflagefläche versehen. Die Öffnungen 46 stehen mit einer nicht dargestellten Vakuumpumpe in Verbindung. Durch Anlegen eines Unterdrucks an die Öffnungen 46 kann die Solarzelle 28 während des Druckvorgangs sicher auf dem Drucknest 32 gehalten werden.
Das Drucknest 32 weist weiter zwei Ausnehmungen 48 in seiner Auflagefläche auf. Die Ausnehmungen 48 sind an die auf die Solarzelle aufgedruckte Struktur angepasst. Durch die Ausnehmungen 48 kann eine einseitig bedruckte Solarzelle 28 mit der bedruckten Seite auf die Auflagefläche des Drucknests 32 gelegt werden ohne dass der aufgedruckte Klebstoff dann die Auflagefläche des Drucknests 32 kontaktiert. Auf diese Weise kann auch die Rückseite der Solarzelle bedruckt werden, ohne dass ein Festkleben der Solarzelle 28 auf dem Drucknest 32 zu befürchten ist oder dass der aufgedruckte Klebstoff beschädigt oder verwischt wird.
Fig. 4 zeigt schematisch eine Siebdruckanlage gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Die Siebdruckanlage 50 weist den Rundschalttisch 12 mit insgesamt vier Drucknestern 16A, 16B, 16C und 16D auf. An der 12-Uhr-Station ist eine Druckstation 52 mit einem Drucksieb angeordnet. Die Druckstation 52 ist zum gleichzeitigen Bedrucken von zwei Solarzellen geeignet. In der Fig. 4 liegen auf dem Drucknest 16C zwei Solarzellen 54A und 54B auf, die mittels der Druckstation 52 gleichzeitig bedruckt werden. Dabei wird bei der Solarzelle 54A die Rückseite mit leitfähigem Kleber bedruckt und bei der Solarzelle 54B die Vorderseite mit leitfähigem Kleber bedruckt.
Zu bedruckende Solarzellen 54C werden in der 3-Uhr-Position auf das Drucknest 16B übergeben. Dabei wird in der 3-Uhr-Position lediglich eine Solarzelle 54C auf das Drucknest 16B übergeben. Die Solarzelle 54D ist bereits auf dem Drucknest 16B angeordnet und ist auf ihrer Unterseite, die auf dem Drucknest 16B aufliegt, bereits bedruckt.
Nach dem Bedrucken der beiden Solarzellen 54A, 54B in der Druckstation 52 wird der Rundschalttisch 12 entgegen dem Uhrzeigersinn um 90° weiterbewegt in die 9-Uhr-Position. In der 9-Uhr-Position ist das Drucknest 16D dargestellt, auf dem zwei Solarzellen 54E und 54F liegen. Von diesen beiden Solarzellen wird lediglich die Solarzelle 54F von dem Drucknest 16D entfernt und beispielsweise zur Weiterbearbeitung abtransportiert. Die Solarzelle 54F ist auf ihrer Oberseite und Unterseite bereits mit Klebstoff bedruckt.
Das Drucknest 16D wird dann um 90° in die 6-Uhr-Position weiterbewegt. In der 6-Uhr-Position ist in Fig. 4 das Drucknest 16A angeordnet. Auf dem Drucknest 16A befindet sich lediglich eine Solarzelle 54G. Die Solarzelle 54G ist auf ihrer Vorderseite bereits bedruckt worden. Mittels einer lediglich schematisch dargestellten Umlade- und Wendestation 58 wird die Solarzelle 54G vom Drucknest 16A abgehoben und im danach folgenden Zyklus mit ihrer Oberseite nach unten wieder auf dem Drucknest 16A abgelegt, allerdings in der in Fig. 4 gestrichelt rechts dargestellten Position. Im Wesentlichen gleichzeitig mit dem Abheben der Solarzelle 54G wird eine im vorhergehenden Zyklus abgehobene Solarzelle 54H, die zwischenzeitlich gewendet wurde, in der gestrichelt rechts dargestellten Position abgelegt. Das Drucknest 16A wird dann in die 3-Uhr- Position entgegen dem Uhrzeigersinn weitergetaktet und der freie Platz auf dem Drucknest wird, wie bereits beschrieben wurde, mit einer noch unbedruckten Solarzelle 54C belegt.
Die Umlade- und Wendestation 58 arbeitet pro Solarzelle mit zwei Saugeinheiten. Eine erste Saueinheit saugt die Solarzelle 54G auf der Oberseite an, hebt sie vom Drucknest 16A ab und dreht sie um 90°. Ein zweiter Sauger saugt die Solarzelle 54G dann auf ihrer Rückseite an, übernimmt die Solarzelle 54G vom ersten Sauger und legt die Solarzelle 54G dann im nachfolgenden Zyklus mit der Oberseite auf die Auflagefläche des Drucknests 16A.
Die Umlade- und Wendestation 58 nimmt eine Solarzelle auf, speichert die Solarzelle während des Weitertaktens des Rundschalttisches und legt die Solarzelle erst wieder im darauffolgenden Zyklus auf einem Drucknest ab. Dadurch können sich zeitweise zwei Solarzellen gleichzeitig in der Umlade- und Wendestation 58 befinden. Das Aufnehmen einer ersten Solarzelle, beispielsweise der Solarzelle 54G, und das Ablegen einer Solarzelle aus dem vorangegangenen Zyklus, beispielsweise die Solarzelle 54H, kann dadurch zeitgleich erfolgen. Durch diese Maßnahmen entsteht ein Mehrgewinn an Zeit, was eine besonders schonende Handhabung der Solarzellen ermöglicht. Speziell können die Taktzeiten des Rundschalttisches kurz gehalten werden, da das Aufnehmen einer ersten Solarzelle und das Ablegen einer zweiten Solarzelle gleichzeitig erfolgen, das Handling der Solarzellen kann aber vergleichsweise langsam und damit schonend erfolgen.

Claims

Patentansprüche
1. Siebdruckanlage zum Bedrucken von flächigen Substraten, insbesondere Solarzellen, mit wenigstens einem Drucksieb, wenigstens einer entlang dem Drucksieb bewegbaren Rakel und wenigstens einem Drucknest, wobei das Drucksieb und die Rakel zum Aufdrucken von leitfähigem Klebstoff auf das Substrat ausgebildet sind.
2. Siebdruckanlage nach Anspruch 1 , wobei eine Wendestation für die Substrate vorgesehen ist.
3. Siebdruckanlage nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Siebdruckanlage zwei Druckstationen aufweist, wobei eine erste Druckstation zum Bedrucken einer Vorderseite des Substrats und eine zweite Druckstation zum Bedrucken einer Rückseite des Substrats ausgebildet ist.
4. Siebdruckanlage nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rundschalttisch vorgesehen ist, wobei wenigstens ein Drucknest auf dem Rundschalttisch von der ersten Druckstation zu der zweiten Druckstation bewegbar ist.
5. Siebdruckanlage nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das wenigstens eine Drucknest Ausnehmungen in einer Auflagefläche für das Substrat aufweist, wobei die Ausnehmungen auf den mit Klebstoff zu bedruckenden Bereich der Substrate abgestimmt sind.
6. Siebdruckanlage nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, wobei Mittel zum wenigstens einseitigen Anheben des Drucksiebs während der Bewegung der Rakel beim Druckvorgang vorgesehen sind.
7. Verfahren zum Bedrucken von Substraten, insbesondere Solarzellen mit einer Siebdruckanlage nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche.
PCT/EP2014/055759 2013-03-28 2014-03-21 Siebdruckanlage zum bedrucken von flächigen substraten, insbesondere solarzellen und verfahren zum bedrucken von substraten WO2014154592A1 (de)

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