[發明專利]控制印在襯底上的圖案的印刷的方法

有效

• 申請號: 201310130296.4
• 申請日: 2013-04-15
• 公開（公告）號: CN103481690B
• 公開（公告）日: 2017-03-01
• 發明（設計）人: E·M·博斯科羅;T·瓦塞斯;A·羅馬內羅
• 申請（專利權）人: 應用材料意大利有限公司
• 主分類號: B41M1/18
• 分類號: B41M1/18;B41M1/26;B41F17/00;B41F33/16
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司31100
• 代理人: 陸嘉,徐偉

技術領域

本發明的實施方式大體上涉及一種通過光學捕獲控制印在襯底或支座上的圖案的印刷的方法和裝置，所述襯底或支座可用于形成光生伏打電池或生帶類型電路器件。特別是，根據本發明的方法可用在用于通過襯底上的多層印刷來產生多層圖案的系統中，無論所述多層印刷是絲網印刷、噴墨印刷、激光印刷或其他類型印刷。

背景技術

太陽能電池為將陽光直接轉換成電力的光生伏打（PV）器件。在過去十年里，PV市場經歷了年速率超過30%的增長。一些文章建議全球太陽能電池電力生產在不久的將來可超過10GWp。據估計，超過95%的所有太陽能模塊是基于硅晶圓。高市場增長率連同對大幅降低太陽能發電成本的需要已導致對廉價形成優質太陽能電池的大量嚴重挑戰。因此，在制造商業上可行的太陽能電池的一個主要部分在于通過改進器件良率和提高襯底產量來降低形成太陽能電池所需的制造成本。

用于生產太陽能電池的方法是已知的，并向太陽能電池配置一或多個p-n結。每一p-n結包含半導體材料內的兩個不同區，其中一個側面表示為p型區，并且，另一側面表示為n型區。當太陽能電池的p-n結暴露到陽光下時，陽光通過PV效應直接轉換成電力。太陽能電池產生特定數量的電能并平鋪成模塊，所述模塊按大小來輸出所需數量的系統功率。太陽能模塊組合成具有特殊框架和連接器的面板。太陽能電池通常形成在硅襯底上，所述硅襯底可為單晶硅或多晶硅襯底。典型太陽能電池包括硅晶圓、襯底或通常小于約0.3mm厚的薄板，所述薄板具有在形成于襯底上的p型區的頂部上的n型硅薄層。

大體上，標準硅太陽能電池制造在晶圓上，所述晶圓包括p型基極區、n型發射極區和安置在p型基極區與n型發射極區之間的p-n結區。n型區或n型半導體通過用某些類型的元素（例如，磷（P）、砷（As）或銻（Sb））摻雜半導體來形成，以便提高負載流子（即，電子）的數目。類似地，p型區或p型半導體通過將三價原子添加到晶格來形成，導致從硅晶格正常的四個共價鍵中的一個共價鍵失去電子。因此，摻雜劑原子可接受來自鄰近原子共價鍵的電子來完成第四鍵。摻雜劑原子接受電子，從而使得來自鄰近原子的一個鍵的一半遺失并導致形成“空穴”。

當光落到太陽能電池上時，來自入射光子的能量在p-n結區的兩側上產生電子空穴對。電子擴散穿過p-n結到較低能級，并且，空穴在相反方向上擴散，在發射極上造成負電荷，且在基極中相應正電荷加強。當電路形成在發射極與基極之間，且p-n結暴露到某種波長的光中時，電流將流動。半導體在被輻照時所產生的電流流過安置在太陽能電池的正面（即，光接收側）和背側上的觸點。頂部觸點結構大體上配置為將電流供應給較大母線的寬間隔薄金屬接線或指狀件。背部觸點大體上不約束于形成在多個薄金屬接線中，因為背部觸點不防止入射光穿透太陽能電池。太陽能電池大體上由電介質材料（例如，Si₃N₄）薄層覆蓋以用作防反射涂層，或由ARC覆蓋以最小化太陽能電池的頂表面的光反射。

絲網印刷一直用于物體（例如，織物或陶瓷制品）上的印刷設計，并用在電子工業中用于印刷電氣元件設計，例如，襯底的表面上的電氣接觸或互連。太陽能電池制造工藝的當前發展狀況還使用絲網印刷工藝。在一些應用中，太陽能電池襯底上的絲網印刷觸點接線（例如，指狀件）是可取的。指狀件與襯底接觸并適用于形成與一或多個摻雜區（例如，n型發射極區）的歐姆連接。歐姆接觸為已制備的半導體器件上的區，以使得器件的電流-電壓（I-V）曲線為線性且對稱的，也就是說，半導體器件的摻雜硅區與金屬觸點之間不存在高電阻界面。低電阻穩定觸點對太陽能電池的性能和在太陽能電池制造過程中形成的電路的可靠性是至關重要的。

重摻雜區可使用各種圖案化技術形成在襯底表面上，來形成變摻雜區域，例如，通過使用圖案化擴散阻擋層執行磷擴散步驟。背側觸點通過形成與襯底的p型基極區的歐姆接觸來完成太陽能電池產生電流所需要的電路。為增強與太陽能電池器件的接觸，通常將指狀件定位在形成于襯底表面內的重摻雜區上，來使得能夠形成歐姆接觸。因為形成的重摻雜區由于重摻雜區的電氣性質而趨向阻止或最小化可穿過所述區的光的數量，所以最小化所述區的大小是可取的，同時還將這些區制造得足夠大，以保證指狀件能可靠地對齊并形成于所述區上。