[發明專利]在襯底上印刷圖案的方法和設備

有效

• 申請號: 201310390629.7
• 申請日: 2013-08-30
• 公開（公告）號: CN103660551B
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: M·佳利亞佐;A·沃爾坦;A·卡薩林
• 申請（專利權）人: 應用材料意大利有限公司
• 主分類號: B41F33/16
• 分類號: 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

技術領域

本發明的實施例涉及用于例如使用硅或氧化鋁基在襯底上印刷導電材料的方法和設備，所述方法和設備用以形成光伏(PV)電池或綠帶型(green-tape type)電路。

背景技術

太陽能電池是將太陽光直接轉換成為電力的PV裝置。在制造商業上可行的太陽能電池以制造PV裝置時的一個主要因素在于，通過提高裝置產量和增加襯底生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和將太陽能電池配置一個或多個p-n結的方法是公知的。每一p-n結包含在半導體材料之內的兩個不同區域，其中一側被表示為p型區且另一側被表示為n型區。當太陽能電池的p-n結暴露于太陽光時，太陽光通過PV效應直接轉換為電力。太陽能電池產生特定量的電力，并且太陽能電池被制造且布置在太陽能模塊中，所述太陽能模塊件被確定大小以傳遞所需量的系統功率。太陽能模塊使用特定框架和連接器相連成為面板。太陽能電池通常在硅襯底上形成，所述硅襯底可以是單晶或多晶硅襯底。典型的太陽能電池包括硅襯底或片材，所述硅襯底或片材通常小于約0.3mm且具有在形成在襯底上的p型區的頂部上的n型硅薄層。

通常，標準硅太陽能電池被制造在襯底上，所述襯底包括p型基極區、n型發射極區、以及布置在p型基極區和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，以增加負電荷載流子(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，從對于硅晶格而言是正常的四個共價鍵中的一個共價鍵產生漏電子。因此，摻雜原子可從相鄰原子共價鍵接受電子以完成第四鍵。摻雜原子接受電子，導致從相鄰原子的一個鍵的一半的損失且引起“空穴”的形成。

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。電子橫跨p-n結向下部能級擴散且空穴在相反方向擴散，從而在發射極上產生負電荷，并且相應的正電荷在基極中積聚。當在發射極和基極之間產生電路且p-n結暴露于某些波長的光時，電流將流動。當照明時，通過半導體產生的電流流過在太陽能電池的前側(即，光接收側)和背側上布置的接觸。頂部接觸結構通常被配置為寬泛間隔的薄金屬線或金屬指狀件，所述金屬線或金屬指狀件將電流供應到較大匯流條(busbar)。通常不將背接觸約束為以多條薄金屬線形成，因為背接觸未防止入射光撞擊太陽能電池。太陽能電池通常以諸如Si₃N₄之類的薄層介電材料覆蓋以充當抗反射涂層或ARC，以將來自太陽能電池的頂表面的光反射最小化。

絲網印刷一直被用于電子工業以便在襯底的表面上印刷電子部件設計，諸如電接觸或電互連。現代化的太陽能電池制造工藝也使用絲網印刷工藝。在一些應用中，需要在太陽能電池襯底上絲網印刷接觸線，諸如指狀件。所述指狀件與襯底接觸且所述指狀件能夠與一個或多個摻雜區域(例如，n型發射極區)形成歐姆連接。歐姆接觸是在半導體裝置上已制備以便所述裝置的電流-電壓(l-V)曲線為線性且對稱(即，在半導體裝置的摻雜硅的區域和金屬接觸之間不存在高電阻接口)的區域。低電阻、穩定的接觸對太陽能電池的性能以及在太陽能電池制造工藝中形成的電路的可靠性是非常關鍵的。

例如通過使用圖案化擴散阻擋層執行磷擴散步驟，重摻雜區域可使用各種圖案化技術而形成在襯底表面上以產生具有較重和較輕摻雜的區域。背側接觸完成太陽能電池所需的電路以通過與襯底的p型基極區形成歐姆接觸來產生電流。為了增強與太陽能電池裝置的接觸，通常將指狀件定位于在襯底表面之內形成的重摻雜區域上，以使歐姆接觸能夠形成。由于形成的重摻雜區域的電氣性質，所述重摻雜區域傾向于阻擋或最小化可通過所述區域的光的量，因此需要將所述重摻雜區域的大小最小化，同時還使這些區域足夠大以保證指狀件可以可靠地對準且形成在所述區域上。

重摻雜區域和指狀件的形成可包括沉積多層材料。

由于形成重摻雜區域的層未對準，受重摻雜區域影響的表面區域可能比所需的更寬，且因此阻止了否則對太陽能電池可用的光的通過。

此外，沉積在底層重摻雜區域上的指狀件的未對準可導致不良的裝置性能和低裝置效率。

重摻雜區域和指狀件的形成中的未對準可能是由于以下因素：將襯底定位在自動傳送裝置上的誤差、襯底邊緣的缺陷、在襯底表面上的重摻雜區域的未知登記和對準、和/或在自動傳送裝置上的襯底移動。因此，在印刷工藝步驟期間發生誤差的情況下，被印刷的多個層的未對準可導致襯底被丟棄。