形成接触的方法和装置制造方法及图纸

提供了一种用来形成太阳电池的网格电极的方法和装置。该方法和装置主要涉及到利用中空笔尖将粘性印剂分送到所选择的水平取向的太阳电池坯料上，使所排放的印剂在坯料上形成条状物或线，由于笔尖被安放在太阳电池坯料上方足够远处，所以它就不会悬浮在所排放的条状物或线上。这样，所写条状物或线的宽度和高度就不被笔尖的Ｏ．ｄ．或笔尖施加的任何压力所确定。（*该技术在2012年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光电太阳电池，特别涉及在电池的前辐射接收面上触头(电极)的形成。光电太阳电池主要包括一种导电型的半导体衬底，在靠近其前表面处形成了一浅P-N结。电池的前面和后面要有电触头(也称为“电极”)，当它们曝露在太阳辐射下时就能从电池获取电流。太阳电池前面的触头通常是网格形式的，包含多个单向延伸的窄的、细长的平行指状物和至少一个以直角和指状物相交的细长汇流排。指状物的宽度、数目和间隔被这样设置以便将电池前表面的最佳区域曝露在入射的太阳辐射之下。为了改善电池的转换效率，在电池的前面设置了由诸如氮化硅或硅和钛的氧化物组成的薄的抗反射层。抗反射层可在形成电极之前或之后再加上去。希望广泛地使用太阳电池，但却受到了成本、可靠性和效率的制约。衬底的特性和各个处理步骤和参数的相互关系使以能被接受的价格提供具有长可靠性的有效率电池的各种努力复杂化了。例如，为了努力降低太阳电池的成本，认为需要使用相对低廉的多晶带状物或薄片材料，不用单晶硅。因此就致力于发展利用多晶的EFG生长的硅衬底就可以生产有效率和可靠的太阳电池的加工技术。然而，EFG衬底往往具有表面不均匀性，在其表面上还可能有碳化硅颗粒。因此，为了提高电池的容量和效率，生产对表面不均匀性不敏感的电触头的方法是很重要的。形成前后触头的步骤是制造过程中关键的一部分。触头必须能被相对便宜地形成而不造成易碎的EFG衬底的外观损伤以及P-N结或电池性能的损坏。使用了各种材料作为光电太阳电池的电触头，最常用的是铝、银和镍。硅太阳电池的通常结构是后触头使用铝而前触头使用银。形成网格电极的一种现有技术是将一种导电金属糊以一种明确规定的网格图形加到衬底的前表面，烧制该金属糊以便形成粘接式欧姆电触头，然后将抗反射层涂到太阳电池的前表面。另一通用过程是首先形成前表面的抗反射层，然后腐蚀掉该层的一部分以便露出网格电极图形的衬底前表面部分，此后在前表面的已经腐蚀掉抗反射层的区域内沉积或另外形成前触头。另一种称为“烧穿”(“fired through”)的方法由以下步骤组成(1)在太阳电池的前表面形成抗反射层，(2)将金属/玻璃的熔融印剂或糊剂以相应于所需网格电极结构的预定图形涂到抗反射层上，以及(3)用一定的温度烧制糊剂足够的时间以便使金属/玻璃混合物熔化抗反射层、与在下面的衬底的前表面形成欧姆触头。形成触头的“烧穿”法见1989年12月14日公开的PCT专利申请WO-89/12321，上述专利申请是以杰克·汉诺克(Jack·Hanoka)于1988年6月10日的美国专利申请205，304、名称为“制造太阳电池触头的改进的方法”(代理记录号为MTA-69)为基础的。利用抗反射介质层烧制金属触头的概念在由Y·那格哈勒(Y·Nagahara)等人获得的名为“具有金属糊触头的太阳电池”的美国专利4，737，197中也已披露。薄膜和厚膜技术均已被用来形成太阳电池的电触头。薄膜制造技术包括汽相淀积、溅射和无电喷镀。薄膜制造技术允许形成纯金属触头，结果是这些触头显示出良好的电特性。然而，薄膜制造技术成本高或具有环境问题。厚膜技术涉及使用合适的糊剂或粘性印剂在衬底上形成相对厚的含金属膜，然后烧制该膜以便制造出被牢固地粘接到衬底的导电层。网板印刷、填充印刷以及被称为“直接写”的技术都是在半导体衬底上形成厚膜元件的方法。在本专利技术以前商业上已使用的“直接写”系统的代表是由美国纽约的匹茨福德(pittsford)公司以商标Micropen销售的“Micropen”机床，它显然是根据1984年11月27日颁发给卡尔·E·德姆赫勒(Carl E.Drumheller)的名为“生产电路图形的印制系统”的美国专利4，485，387所描述的写设备而制成的。虽然这种系统能够在弯曲和不规则的衬底上写网格图形，但由于各种原因，它们不能很好地在生产线基础上形成太阳电池的网格触头，包括不能使指状物的高宽比(高宽比是指指状物的高度与指状物的宽度之比)最佳，不能有效地降低制造太阳电池的成本和由于设备的复杂性而带来的高基建设备费用，这些设备包括计算机控制和用于提高实时动态笔尖位置控制的软件。另外，当在具有由于碳化硅颗粒引起的诸如波纹及伤痕的表面不均匀性的多晶衬底、例如EFG生长的硅衬底上形成触头时，还存在其它的一些限制。主要应考虑发展一种形成触头的技术，这种技术能在成批生产过程中被采用。理想的形成触头的过程应是连续的而不是间歇式的。太阳电池工作者的长期目标是获取形成具有高和窄指状物的前网格型触头的能力。制造窄的指状物是想使光的阴影部分减至最小(即使太阳电池的前表面尽可能多地面对太阳辐射)。希望增加指状物的高度而不相应地增加其宽度，这样就可使指状物的载流能力最大。另外一个长期目标就是减少制造网格触头的成本。该目标包括增大形成触头的速度这样一项任务。当可利用一次操作来形成触头时，汇流排和指状物元件宽度和性能方面的差异使得可以用两个独立的操作形成汇流排和指状物。利用诸如网板印刷或填充印刷的各种技术能够令人满意地形成合适的汇流排。由于不降低电极质量或可靠性而使指状物具有窄而最佳的宽度是重要的，因此指状物元件的形成就是限制网格触头形成速度的主要因素。本专利技术的主要目的就是提供一种用于在太阳电池上形成网格触头的改进的方法和装置。本专利技术的另一个主要目的就是为半导体器件提供一种形成网格形电触头的窄指状物元件的改进的方法和装置。本专利技术再一个主要目的就是提供一种用于生产太阳电池的改进的方法和装置。另一个目的是提供一种用于在半导体衬底上直接写电子电路的改进的装置，特别是在太阳电池衬底上直接写网格电极的改进的装置。再一个目的就是提供一种利用粘性印剂在诸如太阳电池坯料的衬底上直接写窄线电路元件的改进的方法和装置，该方法和装置不必使用可垂直移动的印剂分送笔，在美国专利4，485，387中，可垂直移动的涂料分送笔相对衬底的垂直位置受到作用在印剂上的粘滞力的影响。更专门的目的就是提供一种用于在诸如太阳电池坯料的衬底上直接写粘性含金属的印剂的窄线的改进的方法和装置，其特征是随着笔和衬底之间的距离大大地超过将要被写在衬底上的印剂线的高度时，使用安装在衬底上方固定高度处的印剂分送笔。另一个目的就是提供一种利用粘性印剂在太阳电池坯料上直接写触头的改进的方法和装置，在该方法和装置中，当坯料和笔的相对运动平行于衬底平面时，在笔和坯料之间形成粘性印剂的悬垂线。另一个重要目的就是提供具有网格触头的太阳电池，该网格触头含有具有高的高宽比的指状物元件。以后将会清楚的这些和其它的目的都是通过下面将要叙述到以及权利要求中的方法和装置来实现的，该方法和装置主要利用一个分送笔尖将粘性印剂分送给一个被选择的水平方向排列的半导体衬底上，这样，排放的印剂就在衬底上形成了一条带状物或线，由于笔尖离衬底足够远，它就不与所堆积的条状物或线接触。附图说明图1A-1F表示了现有技术直接写系统的工作方式。图2是X-Y平移工作台的简单透视图，它包含了本专利技术的装置的一部分。图3是与根据本专利技术而设置的印剂分送系统相关的图2的X-Y平移工作台的侧视图。图4是表示两行太阳电池坯料是如何安放在图2所示的X-Y平移工作台上的平面图。图5表示利用图2和图3所示装置印刷了网格电极指状物元件后的相同的太阳电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在平面半导体衬底上绘制薄膜电路的装置，包括：衬底支撑装置，用于在水平面内支撑所述半导体衬底；印剂分送笔，在其一端具有排放孔；用于把所述笔支撑在所述衬底上方并与所述衬底隔开的装置；含金属印剂的储存库；包括用于使印剂从所述储存库移出和通过所述排放孔将被移出的印剂分送给所述衬底的泵的装置；以及驱动装置，用于沿与所述衬底平面平行的两个相互垂直轴中的一个产生所述笔和所述衬底支撑装置的相对运动；所述笔设置在所述衬底上方０．１０和１．００英寸间的距离处。

【技术特征摘要】
US 1991-3-7 666,3341.一种在平面半导体衬底上绘制薄膜电路的装置，包括衬底支撑装置，用于在水平面内支撑所述半导体衬底；印剂分送笔，在其一端具有排放孔；用于把所述笔支撑在所述衬底上方并与所述衬底隔开的装置；含金属印剂的储存库；包括用于使印剂从所述储存库移出和通过所述排放孔将被移出的印剂分送给所述衬底的泵的装置；以及驱动装置，用于沿与所述衬底平面平行的两个相互垂直轴中的一个产生所述笔和所述衬底支撑装置的相对运动；所述笔设置在所述衬底上方0.10和1.00英寸间的距离处。2.权利要求1所述的装置还包括连接在所述笔和所述储存库之间的过滤器，所述过滤器被用来去除颗粒大小为40微米或更大的颗粒。3.权利要求1所述的装置还包括在印剂由所述排放孔排放以前将其加热的装置。4.权利要求1所述的装置中的所述驱动装置被用来以0.5-10英寸/秒的速度移动所述衬底。5.权利要求1所述的装置中的所述印剂分送笔是由陶瓷材料制作的。6.权利要求1所述的装置中的所述衬底支撑装置包括一个X-Y转换工作台。7.权利要求1所述的装置中的所述衬底支撑装置包括一输送机和一个用来使输送机以预定的速度运动的装置。8.权利要求7所述的装置中的所述输送机包括一环形带。9.一种用于在平面半导体衬底上绘制薄膜电路的装置，包括衬底支撑装置，用于在水平面内支撑所述半导体衬底;多个印剂分送笔，每个在其一端具有排放孔;用于支撑在所述衬底上方并与所述衬底隔开的所述笔的装置;用于在一定压力下将含金属的印剂提供给所述笔并由此通过所述排放孔将印剂排放到所述衬底上的装置;以及驱动装置，用于沿与所述衬底平面平行的两个相互垂直轴中的一个产生所述笔和所述衬底支撑装置的相对运动，由此利用从所述笔排放的印剂在所述衬底上写多条平行线;每个所述笔设置在所述衬底上方0.10和1.00英寸间的固定距离处。10.权利要求9所述的装置中的所述衬底支撑装置包括一个传送带型输送机和一个用来使所述输送机以预定的速度运动的装置。11.权利要求10所述的装置中的所述输送机包括一环形带。12.一种利用具有排放孔的分送笔在衬底上沉积粘性导电糊剂而在该衬底上形成薄膜电路的方法，所述方法包括以下步骤(a)设置笔使其排放孔指...

【专利技术属性】
技术研发人员：JI汉诺卡，SE丹尼尔森，
申请(专利权)人：ASE美国公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]