(57)【要約】      （修正有）【課題】ターゲット基材の上面上に複数の押し出し材料のビードを生成するためのマイクロ押し出しシステムを提供する。【解決手段】入口ポートと、関連する複数のノズル開口部との間を連通させ、１つ又はそれ以上の流路とを含む押し出しプリントヘッド・アセンブリと、押し出し材料が１つ又はそれ以上の流路を通って押し出され、かつ、複数のノズル開口部を出て複数の押し出し材料のビードが生成されるように押し出し材料を入口ポートに給送する材料給送システムと、押し出しプリントヘッド・アセンブリ及びターゲット基材を支持し、かつ、押し出しプリントヘッド・アセンブリをターゲット基材に対して移動させ、複数のノズル開口部を出ていく押し出し材料により、複数のビードが、ターゲット基材の上面上に押し出し材料の平行線を形成するようにするための手段と、ガスが複数のビードをターゲット基材に向けて押すようにするための手段とを備えるシステム。【選択図】図１
2010110756.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターゲット基材の上面上に複数の押し出し材料のビードを生成するためのマイクロ押し出しシステムであって、前記マイクロ押し出しシステムは、
入口ポートと、複数のノズル開口部と、各々が、前記入口ポートと、関連する前記複数のノズル開口部との間を連通させる、１つ又はそれ以上の流路とを含む、押し出しプリントヘッド・アセンブリと、
前記押し出し材料を前記入口ポートに給送するための材料給送システムであって、該押し出し材料が前記１つ又はそれ以上の流路を通って押し出され、かつ、前記複数のノズル開口部を通って出ていき、前記複数の押し出し材料のビードが生成されるようにする、前記材料給送システムと、
前記押し出しプリントヘッド・アセンブリ及び前記ターゲット基材を支持し、かつ、該押し出しプリントヘッド・アセンブリを該ターゲット基材に対して移動させ、前記複数のノズル開口部を出ていく押し出し材料により、前記複数のビードが、該ターゲット基材の前記上面上に押し出し材料の平行線を形成するようにするための手段と、
ガスを前記複数のビードに対して向け、前記ガスが該複数のビードを前記ターゲット基材に向けて押すようにするための手段と、
を備えることを特徴とするマイクロ押し出しシステム。
【請求項２】
ターゲット基材の上面上に押し出し材料を押し出す方法であって、
押し出しプリントヘッド・アセンブリの入口ポートに、前記押し出し材料を給送するステップであって、該押し出しプリントヘッド・アセンブリは、複数のノズル開口部と、各々が、入口ポートと、関連する前記複数のノズル開口部との間を連通させるように配置された、１つ又はそれ以上の流路とを有する、前記ステップを含み、
該押し出し材料が前記流路の１つ又はそれ以上を通って押し出され、かつ、前記複数のノズル開口部を通って出ていき、該押し出し材料の複数のビードが生成されるように、前記押し出し材料が前記入口ポートに給送され、
前記押し出しプリントヘッド・アセンブリ及び前記ターゲット基材を支持し、かつ、該押し出しプリントヘッド・アセンブリを該ターゲット基材に対して移動させ、前記複数のノズル開口部を出ていく押し出し材料により、前記複数のビードが、該ターゲット基材の前記上面上に押し出し材料の平行線を形成するステップと、
ガスを前記複数の線に対して向け、前記ガスが該複数のビードを前記ターゲット基材に向けて押すようにするステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ押し出しシステムの改善に関する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００２】
【特許文献１】米国特許出願番号第１２／２６７，１４７号
【特許文献２】米国特許出願番号第１２／２６７，０６９号
【発明の概要】
【０００３】
以下の説明は、当業者が、特定の用途及びその要件との関連において提供されるように本発明を製造し利用することができるように提示される。ここで用いられる「上方（ｕｐｐｅｒ）」、「上部（ｔｏｐ）」、「下方（ｌｏｗｅｒ）」、「下部（ｂｏｔｔｏｍ）」、「前部（ｆｒｏｎｔ）」、「後部（ｒｅａｒ）」、「横方向（ｌａｔｅｒａｌ）」といった方向の用語は、説明のための相対的位置を与えることを意図しており、絶対的な準拠枠を示すことを意図するものではない。当業者には、好ましい実施形態に対する種々の変更が明らかであり、ここで定められる一般的原理を他の実施形態に適用することができる。従って、本発明は、図示され説明される特定の実施形態に限定されることを意図するものではなく、ここに開示される原理及び新規な特徴と合致した最も広い範囲が与えられるべきである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、入口ポートと、複数のノズル開口部と、各々が、入口ポートと、関連する複数のノズル開口部との間を連通させる、１つ又はそれ以上の流路とを含む、押し出しプリントヘッド・アセンブリと、押し出し材料が１つ又はそれ以上の流路を通って押し出され、かつ、複数のノズル開口部を通って出ていき、複数の押し出し材料のビードが生成されるようにする、押し出し材料を入口ポートに給送するための材料給送システムと、押し出しプリントヘッド・アセンブリ及びターゲット基材を支持し、かつ、押し出しプリントヘッド・アセンブリをターゲット基材に対して移動させ、複数のノズル開口部を出ていく押し出し材料により、複数のビードが、ターゲット基材の上面上に押し出し材料の平行線を形成するようにするための手段と、ガスを複数のビードに対して向け、ガスが複数のビードをターゲット基材に向けて押すようにするための手段とを備える、ターゲット基材の上面上に複数の押し出し材料のビードを生成するためのマイクロ押し出しシステムを提供する。
本発明はまた、押し出しプリントヘッド・アセンブリの入口ポートに、押し出し材料を給送するステップであって、押し出しプリントヘッド・アセンブリは、複数のノズル開口部と、各々が、入口ポートと、関連する複数のノズル開口部との間を連通させるように配置された、１つ又はそれ以上の流路とを有する、ステップを含み、押し出し材料が流路の１つ又はそれ以上を通って押し出され、かつ、複数のノズル開口部を通って出ていき、押し出し材料の複数のビードが生成されるように、押し出し材料が前記入口ポートに給送され、押し出しプリントヘッド・アセンブリ及びターゲット基材を支持し、かつ、押し出しプリントヘッド・アセンブリをターゲット基材に対して移動させ、複数のノズル開口部を出ていく押し出し材料により、複数のビードが、ターゲット基材の上面上に押し出し材料の平行線を形成するステップと、ガスを複数の線に対して向け、ガスが複数のビードをターゲット基材に向けて押すようにするステップとを含む、ターゲット基材の上面上に押し出し材料を押し出す方法を提供する。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】マイクロ押し出しシステム５０の一部分を示す簡略化された側面図である。
【図２】材料給送システム６０、Ｘ−Ｙ−Ｚ軸位置決め機構７０、及び基部８０をさらに詳細に示す図である。
【図３】層状のマイクロ押し出しプリントヘッド・アセンブリ１００の分解図である。
【図４】作動中のプリントヘッド・アセンブリ１００の一部分を示す簡略化された側断面図である。
【図５】「飛行」ビード部分５５Ａを偏向させるのに用いられる主要な力を示す図である。
【図６】第１の特定の実施形態によるマイクロ押し出しシステム５０Ａの一部分を示す側面図である。
【図７】第２の特定の実施形態によるマイクロ押し出しシステム５０Ｂの一部分を示す側面図である。
【図８】ガスジェット・アレイ９０Ｂ及びプリントヘッド・アセンブリ１００Ｂをより詳細に示す、部分的に分解された斜視図である。
【図９】本発明の実施形態による、図８に示されるアレイの例示的なジェット・ノズル９６Ｂ−１を示す拡大図である。
【図１０】本発明のさらに別の実施形態による、マイクロ押し出しシステム５０Ｃの一部分を示す分解斜視図である。
【図１１】本発明の別の実施形態による、マイクロ押し出しシステム５０Ｄの一部分を示す簡略化された側面図である。
【図１２】Ｈ型太陽電池４０の生産における動作中のマイクロ押し出しシステム５０Ｄの一部分を示す変更された斜視図である。
【図１３】図１２に示される構成を用いる、本発明の実施形態に従って平坦化されたＨ型太陽電池４０のグリッド線終点４４Ａを示す拡大された部分斜視図である。
【図１４】母線４５上のトポグラフィを平坦化することを示す図である。
【図１５】代替的なグリッド線平坦化操作を示す部分斜視図である。
【図１６（Ａ）】従来技術の裏面構造体を示す図である。
【図１６（Ｂ）】従来技術の裏面構造体を示す図である。
【図１７】従来技術を示す図である。
【図１８】従来技術を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
図１は、基材５１の上面５２上に平行な押し出し材料線（ｅｘｔｒｕｄｅｄ  ｍａｔｅｒｉａｌ  ｌｉｎｅ）５５を形成するための一般化されたマイクロ押し出しシステム５０の一部分を示す簡略化された側面図である。マイクロ押し出しシステム５０は、少なくとも１つの給送管６８及び関連したファスナ６９を介して材料給送システム６０に作動可能に連結された押し出しプリントヘッド・アセンブリ１００を含む。材料が押し出しプリントヘッド・アセンブリ１００を通って押し出され（例えば、搾り出され）及び／又は引き込まれ（例えば、真空等を介して）、それぞれプリントヘッド・アセンブリ１００の下部に定められた１つ又はそれ以上の出口オリフィス（ノズル開口部）１６９から出ていく、押し出し及び／又は引き込み技術（例えば、熱間及び冷間）によって、材料が適用される。マイクロ押し出しシステム５０はまた、基材５１に対してプリントヘッド・アセンブリ１００を剛に支持し位置決めするための取り付けプレート７６を含むＸ−Ｙ−Ｚ軸位置決め機構７０と、プリントヘッド・アセンブリ１００が基材５１の上の所定の（例えば、Ｙ軸）方向に移動されたとき、基材５１を固定位置に支持するためのプラットフォーム８２を含む基部８０とをさらに含む。代替的な実施形態（図示せず）においては、プリントヘッド・アセンブリ１００は固定されており、基部８０は、プリントヘッド・アセンブリ１００の下方の基材５１を移動させるためのＸ−Ｙ軸位置決め機構を含む。
【０００７】
本発明によると、マイクロ押し出しシステム５０はまた、ノズル開口部１６９より下流に配置され、ガス９５（例えば、空気又は乾燥窒素）を、プリントヘッド・アセンブリ１００を出た直後のビード５５（すなわち、ノズル開口部１６９と基材５１との間に位置する部分５５Ａ）又はビード５５が基材５１上に着地した直後のビード５５（すなわち、基材５１上に位置する部分５５Ｂ）のいずれかに配向する働きをする空気流／ガスジェット源９０も含む。下記にさらに詳細に説明されるように、どちらの場合も、ガス９５はビード５５を基材５１の方向に押し出す働きをし、これにより、加圧ガスを用いてビード５５を基材５１の方向に押し出すこと又はビード５５を基材表面５２に対して平坦化することによる、上述のビード配向の問題に対処する。
【０００８】
図２は、マイクロ押し出しシステム５０の材料給送システム６０、Ｘ−Ｙ−Ｚ軸位置決め機構７０、及び基部８０をさらに詳細に示す。図２に示されるアセンブリは、小規模な太陽電池を生成するために用いられる実験装置を表しており、当業者であれば、一般に、大規模な太陽電池を生成するために、他の装置が用いられることを理解するであろう。図２の右上部分を参照すると、材料給送システム６０は、空気圧シリンダ６４を支持するハウジング６２を含み、このハウジング６２は、カートリッジ６６に作働可能に連結されているので、材料はカートリッジ６６から給送管６８を通ってプリントヘッド・アセンブリ１００内に押し出される。図２の左側を参照すると、Ｘ−Ｙ−Ｚ軸位置決め機構７０は、周知の技術を用いてハウジング／アクチュエータ７４によりターゲット基材５１に対してＺ軸（垂直）方向に移動可能であるＺ軸ステージ７２を含む。取り付けプレート７６は、Ｚ軸ステージ７２の下端部に剛結合され、プリントヘッド・アセンブリ１００を支持し、取り付けフレーム７８は、Ｚ軸ステージ７２に剛結合され、そこから上向き延び、空気圧シリンダ６４及びカートリッジ６６を支持する。図２の下部を参照すると、基部８０は、Ｘ−Ｙ機構が、プリントヘッド・アセンブリ１００を周知の技術を用いて基材５１の上面の上でＸ軸方向及びＹ軸方向（並びに２つの回転軸）に移動させるとき、ターゲット基材５１を支持する支持プラットフォーム８２を含む。
【０００９】
図２の下部を参照すると、本発明の実施形態によると、空気流／ガスジェット源９０は、ガス９５をビード５５の上に配向しながら、該空気流／ガスジェット源９０が押し出しプリントヘッド・アセンブリ１００に対して一定の関係で保持されるように、Ｚ軸ステージ７２に固定して取り付けられる。代替的な実施形態（図示せず）においては、空気流／ガスジェット源９０は、Ｚ軸ステージ７２から分離した構造体によって支持することができるが、この装置は、不必要に複雑なものになり得る。
【００１０】
図１及び図３の分解図に示されるように、層状のマイクロ押し出しプリントヘッド・アセンブリ１００が、第１の（後部）プレート構造体１１０と、第２の（前部）プレート構造体１３０と、これらの間に結合された層状ノズル構造体１５０とを含む。後部プレート構造体１１０及び前部プレート構造体１３０は、押し出し材料を入口ポート１１６から層状ノズル構造体１５０に案内し、かつ、層状ノズル構造体１５０を剛に支持する働きをするので、層状ノズル構造体１５０内に定められた押し出しノズル１６３は所定の傾斜角θ１（例えば、４５°）で基材５１の方向に向けられ、それにより、その対応するノズル・オリフィス１６９に向けて各々の押し出しノズル１６３を下向きに移動する押し出し材料が、ターゲット基材５１の方向に配向される。
【００１１】
後部プレート構造体１１０及び前部プレート構造体１３０の各々は、１つ又はそれ以上の一体成型された又は機械加工された金属部品を含む。開示される実施形態においては、後部プレート構造体１１０は、傾斜した後部プレート１１１と、後部プレナム１２０とを含み、前部プレート構造体１３０は、一体成形の金属プレートを含む。傾斜した後部プレート１１１は、前面１１２と、側面１１３と、後面１１４とを含み、前面１１２及び後面１１４は、所定の角度θ２（例えば、図１に示される４５°）を形成する。傾斜した後部プレート１１１はまた、側面１１３内に定められたねじ付き皿頭（ｃｏｕｎｔｅｒｓｕｎｋ  ｂｏｒｅ  ｉｎｌｅｔ）ボア入口１１６から、後面１１４内に定められたボア出口１１７まで延びるボア１１５も定める。後部プレナム１２０は、平行な前面１２２及び後面１２４を含み、前面１２２を通って定められた入口１２６と、後面１２４内に定められた出口１２７とを有する導管１２５を定める。下記に述べられるように、ボア１１５及びプレナム１２０は、協働して押し出し材料を層状ノズル構造体１５０に給送する。前部プレート構造体１３０は、前面１３２と、所定の角度θ２（図１に示される）を形成する傾斜した下面１３４とを含む。
【００１２】
層状ノズル構造体１５０は、組み合わせて１つ又はそれ以上の押し出しノズル１６３を形成する、（例えば、アルミニウム、鋼のような金属、又はプラスチックなどの）２つ又はそれ以上の積層プレートを含む。図３に示される実施形態においては、層状ノズル構造体１５０は、上部ノズル・プレート１５３と、下部ノズル・プレート１５６と、上部ノズル・プレート１５３と下部ノズル・プレート１５６との間に挟まれたノズル出口プレート１６０とを含む。上部ノズル・プレート１５３は、入力ポート（貫通孔）１５５を定め、かつ、（第１の）前縁部１５８−１を有する。下部ノズル・プレート１５６は、（第３の）前縁部１５８−２を有する実質的に中実の（すなわち、連続的な）プレートである。ノズル出口プレート１６０は、（第２の）前縁部１６８を含み、かつ、閉鎖端１６５から、前縁部１６８を通って定められたノズル・オリフィス１６９まで所定の第１の流れ方向Ｆ１に延びる細長いノズル・チャネル１６２を定める。作動可能に組み立てられたとき（例えば、図４に示されるように）、ノズル出口プレート１６０は、上部ノズル・プレート１５３と下部ノズル・プレート１５６との間に挟まれているので、細長いノズル・チャネル１６２、上部ノズル・プレート１５３の前部１５４、及び下部ノズル・プレート１５６の前部１５７が組み合わされて、閉鎖端１６５からノズル・オリフィス１６９まで延びる細長い押し出しノズル１６３を定める。さらに、上部ノズル・プレート１５３は、ノズル出口プレート１６０上に取り付けられるので、入口ポート１５５が細長いチャネル１６２の閉鎖端１６５と位置合わせされ、それにより、入力ポート１５５を通って押し出された押し出し材料が押し出しノズル１６３に沿って方向Ｆ１に流れ、ノズル・オリフィス１６９を介して層状ノズル構造体１５０から出ていき、基材５１上にビード５５を形成する。
【００１３】
再び図１を参照すると、作動可能に組み立てられ、マイクロ押し出しシステム５０の上に取り付けられたとき、プリントヘッド・アセンブリ１００の傾斜した後部プレート１１１は、１つ又はそれ以上のファスナ（例えば、小ねじ）１４２によって取り付けプレート７６に剛結合されるので、前部プレート構造体１３０の斜面１３４がターゲット基材５１の上面５２に対してほぼ平行に位置決めされる。１つ又はそれ以上の第２のファスナ１４４が、層状ノズル構造体１５０が前部プレート構造体１３０の前面と後部プレナム１２０の後面との間に押し付けられた状態で、前部プレート構造体１３０を後部プレート構造体１１０に結合させるために用いられる。さらに、材料給送システム６０が、周知の技術を用いて給送管６８及びファスナ６９を介してボア１１５に作動可能に連結され、ボア１１５内に押し出された押し出し材料が、導管１２５を介して層状ノズル構造体１５０に通される。
【００１４】
好ましい実施形態においては、図１に示すように、その全体が引用によりここに組み入れられる「ＤＥＡＤ  ＶＯＬＵＭＥ  ＲＥＭＯＶＡＬ  ＦＲＯＭ  ＡＮ  ＥＸＴＲＵＳＩＯＮ  ＰＲＩＮＴＨＥＡＤ」という名称の同一出願人による同時係属中の特許文献１に記載されるように、硬化可能材料が、プリントヘッド・アセンブリ１００のボア１１５及び導管１２５内に注入される。この硬化可能材料は、他の場合には押し出し材料を捕捉し、目詰まりさせることがある、導管１２５のいずれかのデッドゾーンを充填する部分１７０を形成する。
【００１５】
図４は、作動中のプリントヘッド・アセンブリ１００の一部分を示す簡略化された側断面図である。図４に示すように、導管１２５を出る押し出し材料は、チャネル１６２の入口１５５及び閉鎖端１６５（どちらも図３に示される）を介してノズル１６３の閉鎖端に入り、出口１６９に向けてノズル１６３を下って方向Ｆ１に流れる。図４を参照すると、ノズル１６３に流入する押し出し材料は、ノズル開口部１６９を通って配向される。ここで説明されるように、射出（ejection）」直後に（すなわち、基材５１の上面５２に当たる前に）配置されるビード５５の「飛行（flying）」部分５５Ａは、下記に述べられる理由で上面５２上に配置されるビード５５の「着地（landed）」部分５５Ｂとは別個に識別される。再び図１を参照すると、押し出し材料は、ノズル・オリフィス１６９から出るとき、傾斜角θ２で案内され、よって大容量の太陽電池の生産を容易にする方法で基材５１の方向に配向される。
【００１６】
第１の一連の実施形態によると、本発明は、具体的には、分配ノズルから出るとき、ビード５５が基材５１の上に確実に下方に偏向されるように、ビード５５の部分５５Ａの上に空気流及び／又はガスジェットを生成するための技術に向けられる。図５を参照すると、「飛行」ビード部分５５Ａを偏向させるのに用いられる主要な力は、空気の流路においてビード部分５５Ａに遭遇する空気の空気力学的抗力（ｄｒａｇ  ｆｏｒｃｅ）である。この抗力は空気流の方向に生じる。作用を示し始め得る二次的な力が揚力（ｌｉｆｔ  ｆｏｒｃｅ）であり、この揚力は下記の推定には考慮されていない。物体にかかる抗力Ｆdの大まかな近似値は、式１： 
2010110756.tif 000003
に定められるように表される。
式１において、ρは空気の密度であり、ｖは気流速度であり、Ｃdは抗力係数であり、Ａは物体の断面積である。物体（例えば、「飛行」ビード部分５５Ａ）の背後の伴流（ｗａｋｅ）が乱流であるとき、式１は有効である。長さｌ、厚さｔ、及び幅ｗの弾性カンチレバーとしてビード部分５５Ａを考えることによって、ビード部分５５Ａの偏向の大まかな推定値が与えられる。この場合、ビード部分５５Ａがノズル・オリフィスから突出する際のビード部分５５Ａのばね定数ｋは、式２：
2010110756.tif 000004
によって表すことができる。
ここで、Ｙは、ビード部分５５Ａの弾性率であり、これは１０００Ｐａのオーダーである。典型的なビード幅及び厚さは、それぞれ２５０ミクロン及び１００ミクロンである。ビード部分５５Ａが１００ミクロンだけノズル・オリフィスから出て来るとき、ビード部分５５Ａを５０ミクロンだけ偏向させることを望む場合、上記の関係から、１０ｍ／秒のオーダーの気流速度が必要とされるという推定が与えられる。この空気流のレベルは、適度な気圧及び容易に製造される空気送出装置によって容易に達成され、それらの例が下記に与えられる。
【００１７】
図６は、ビード５５が、プリントヘッド・アセンブリ１００から出て来るときに基材５１の上に確実に押し出されるように、遠隔の空気流（破線９５Ａで示される）を「飛行」ビード部分５５Ａに対して配向するためにエア・ナイフ９０Ａが用いられる、第１の特定の実施形態によるマイクロ押し出しシステム５０Ａの一部分を示す側面図である。エア・ナイフ９０Ａは、曲面９３Ａが基材５１の上方に支持されるように、ブラケット９２Ａを介してＺ軸ステージ７２に取り付けられたブロック９１Ａを含む。エア・ナイフ９０Ａは、圧縮空気流（図示せず）を取り込み、曲面９３Ａの真上に位置する狭いスロット（図示せず）を通して空気を送り出す。ブロック９１Ａが基材５１の上面に対してＹ軸方向に移動される際、スロットから出てくる空気流が、付加的な周囲空気を吸い込み、空気をプリントヘッド・アセンブリ１００の方向に配向し、これにより各ビード５５の「飛行」部分５５Ａの上に所望の空気流９５Ａが配向される。一実施形態においては、エア・ナイフ９０Ａは、単一の翼状エア・フォイルと置き換えられ、そこで、プリントヘッド・アセンブリ１００が基材５１に対して移動されるときに、曲面９３Ａが空気をプリントヘッド・アセンブリ１００に向けて下向きに押し出す。
【００１８】
図７は、加圧ガス（例えば、乾燥窒素）が管（ｐｉｐｅ）９１Ｂを介して給送源（図示せず）からガスジェット・アレイ９０Ｂ内に導入され、そこで、プリントヘッド・アセンブリ１００Ｂがターゲット基材５１に対してＹ軸方向に移動される間、ガスジェット・アレイ９０Ｂが加圧ガス（例えば、図７の破線の矢印９５Ｂで示されるような）を各ビード５５の「飛行」部分５５Ａに再指向させる、第２の特定の実施形態によるマイクロ押し出しシステム５０Ｂの一部分を示す側面図である。開示される実施形態においては、プリントヘッド・アセンブリ１００Ｂは、他の場合には上述したように機能する後部プレナム１２０Ｂが変更されて、ガスジェット・アレイ９０Ｂを固定的に支持し、かつ、加圧ガスを管９１Ｂからガスジェット・アレイ９０Ｂ上に与えられるガスジェット（下記に述べられる）まで通すという点で、上述の構造体からわずかに変更されている。
【００１９】
図８は、ガスジェット・アレイ９０Ｂ及びプリントヘッド・アセンブリ１００Ｂをより詳細に示す、部分的に分解された斜視図である。示されるように、後部プレナム１２０Ｂは、管９１Ｂ（図７を参照されたい）から加圧ガスを受け取るねじ付き入口１２３Ｂを含む。加圧空気は、１つ又はそれ以上の細長い出口１２９Ｂと連通するチャネル（図示せず）を通過する。ガスジェット・アレイ９０Ｂは、後部プレート構造体９７Ｂによって後面１２８Ｂに対してクランプされた材料シート（例えば、金属又はポリイミドの形態であるＣｉｒｌｅｘ）を含み、空気ジェット（ａｉｒ  ｊｅｔ）が正確な位置合わせでノズル・オリフィスと交差するように位置合わせされることを保証するように、位置合わせピンが用いられる。ジェットを出る空気流の方向がプリントヘッドを出るインク流の方向に対して大きい角度であり、そのことは、抗力が最大化されることを保証する助けとなることに留意されたい。ビードの下方の空気流は、ビードが基材に着地し、これにくっ付くのを防止することができるので、この構成は、より少ないガスが用いられ、より少ないガス流が基材（図示せず）の上に配向されるという利点を有する。
【００２０】
図９は、本発明の実施形態による、図８に示されるアレイの例示的なジェット・ノズル９６Ｂ−１を示す拡大図である。ジェット・ノズル９６Ｂ−１は、その閉鎖端９６−１において細長い開口部１２９Ｂから加圧ガスを受け取り、閉鎖端９６−１と、関連した空気ジェット部分９５Ｂ−１が放出される出口開口部９６−３との間に収束（ｃｏｎｖｅｒｇｉｎｇ）／散開（ｄｉｖｅｒｇｉｎｇ）ネック領域９６−２を含む。この収束／発散アーキテクチャは、出ていく空気流をコリメートする働きをする。
【００２１】
図１０は、本発明のさらに別の実施形態による、プレナム１２０Ｃ及びガスジェット・アレイ９０Ｃを含むマイクロ押し出しシステム５０Ｃの一部分を示す分解斜視図である。上述の実施形態と同様に、加圧空気は、開口部１２３Ｃを通って入り、細長い出口１２９Ｃ−１及び１２９Ｃ−２と連通するチャネル（図示せず）を通過する。この実施形態においては、ガスジェット・アレイ９０Ｃは、クランプ接合９７Ｃを介して後部プレナム１２０Ｃの表面１２８Ｃに対してクランプされた、スペーサ層９５Ｃ−１、ノズル対アレイ層９５Ｃ−２、及び結合チャネル層９５Ｃ−３を含むジェット・アセンブリ９５Ｃを含む。ガスジェット・アレイ９０Ｃはまた、押し出しビードの制御可能な横方向の偏向及びねじれ偏向をもたらすように、空気ジェット９６Ｃの関連した対が、各ノズル開口部（図示せず）に向けられるという点で、図７及び図８を参照して上述された実施形態とは異なる。空気ジェット対９６Ｃは、スペーサ層９５Ｃ−１と結合チャネル層９５Ｃ−２との間に挟まれたノズル対アレイ層（金属シート）９５Ｃ−２上に形成される。作動中、加圧ガスは、出口１２９Ｃ−１及びスペーサ層９５Ｃ−１内に定められた開口部９９−１１を介して各ジェット・ノズル対９６Ｃの第１のジェットに給送され、出口１２９Ｃ−２、スペーサ層９５Ｃ−１内に定められた開口部９９−１２、ノズル対アレイ層９５Ｃ−２内に定められた開口部９９−２２、及び結合チャネル層９５Ｃ−３内に定められる垂直方向スロット９８を介して各ジェット・ノズル対９６Ｃの第２のジェットに給送される。
【００２２】
図１１は、本発明の別の実施形態による、マイクロ押し出しシステム５０Ｄの一部分を示す簡略化された側面図である。マイクロ押し出しシステム５０Ｄは、Ｚ軸位置決め機構７０Ｄと、プリントヘッド・アセンブリ１００と、上述したものと類似しているが、Ｚ軸位置決め機構７０Ｄの上に取り付けられたガスジェット・アレイ９０Ｄも含み、部分５５Ｂがターゲット基材５１の上面５２に接触した直後（すなわち、押し出し材料が依然として「ウエットである」間）、ガスジェット・アレイ９０Ｄが加圧ガス（例えば、空気、乾燥窒素、又は他のガス相流体）９５Ｄを押し出されたビード（線）５５の部分５５Ｂの上に下方に配向するという点で異なっている他の構造部とを含む。ガスジェット・アレイ９０Ｄは、図８及び図１０を参照して上述した空気ジェット構成と同様に形成された１つ又はそれ以上の金属空気ジェット・プレート９５Ｄの両側上に配置されたクランプ部分９８Ｄ−１及び９８Ｄ−２を含み、かつ、ねじ９９ＤによってＺ軸位置決め機構７０Ｄに固定される。示されるように、後部クランプ部分９８Ｄ−２は、管９１Ｄを介して加圧ガスを受け取るねじ付き入口９３Ｄを含む。加圧ガスは、１つ又はそれ以上の細長いノズル出口９６Ｄと連通するチャネル（図示せず）を通過する。加圧ガス９５Ｄを、部分５５Ｂの上に下向きに配向することによって、システム５０Ｄは、基材５１上への薄く低アスペクト比の線５５の高処理量の印刷を容易にする。すなわち、加圧ガス９５Ｄは、基材表面５２の方向に部分５５Ｂを平坦化する（スランプする（ｓｌｕｍｐ））のに十分な力を加え、これにより、比較的細く縦長の押し出しノズルを用いて幅広く平坦な材料の線を形成することが容易になる。この技術を用いて、単一のビードをその付着幅になるまで何度も拡張させることができる。例えば、この構成を用いる場合、発明者は、押し出し材料線５５を、約０．４ｍｍの幅から２ｍｍより広い幅に、かつ、０．０１０ｍｍのウエット厚から０．０２０ｍｍまでのウエット厚に平坦化する（スランプする）ことが可能であることを見出した。押し出し印刷に用いられるインクの荷重及び粘度を用いる場合、重力及びウエット力の下でインクをスランプするのに膨大な時間を許容することによってさえも、これらの寸法の線を直接生成することは不可能である（この点で、実際的な考察は、母線（ｂｕｓｓ  ｂａｒ）４５の印刷とグリッド線（ｇｒｉｄｌｉｎｅ）４４の印刷との間の標準的な生産フローは、母線の印刷とグリッド線の印刷との間で約３秒未満しか許容しないということである）。さらに、下記に述べられるように、この技術を選択的に用いて、Ｈ型太陽電池においてグリッド線の終点と基材との間に信頼できる結合を生成し、さらにこの技術を用いて、電池のトポグラフィを選択的に平坦化し、母線と金属リボンとの間のより強力なはんだ接合部を容易にする。
【００２３】
図１２は、背景セクションにおいて上述されたものと類似したＨ型太陽電池４０の生産における動作中のマイクロ押し出しシステム５０Ｄの一部分を示す変更された斜視図である。本発明の別の態様によると、マイクロ押し出しシステム５０Ｄは、プリントヘッド１００を介する基材４１の上への選択的な材料の押し出しを容易にするための制御押し出し材料源６０Ｄと、ガスジェット・アレイ９０Ｄを介するガスジェットの生成を選択的に制御するように加圧ガス源２２０に連結された１つ又はそれ以上の高速弁２１０との両方にプログラムされるコントローラ２００（例えば、マイクロプロセッサ）を含む。下記に述べられるように、高速弁２１０を用いて、ガス圧を選択された回数でパルス制御し、押し出し材料構造体（線）の選択されたセクションを平坦化する。
【００２４】
図１３は、図１２に示される構成を用いる、本発明の実施形態に従って平坦化された（スランプされた）Ｈ型太陽電池４０のグリッド線終点４４Ａを示す拡大された部分斜視図である。グリッド線４４の付着力は、終点４４Ａの接触面積を増大することによって強化することができる。ガスジェットを用いて、グリッド線４４の終点４４Ａを積極的にスランプし、より大きな接触面積をもたらすことが、本発明の態様である。この点で、図１２に示される方法でプリントヘッド・アセンブリ１００が基材４１の上を通過するとき、基材４１上へのグリッド線材料を押し出し開始するための周知の技術に従って、コントローラ２００から送られる制御信号を用いて、押し出し材料源６０Ｄが作動される。時間Ｔ１から時間Ｔ２までの時間（すなわち、ガスジェット・アレイ９０Ｄが終点４４Ａの上でＹ軸方向に移動されてから少しして）、コントローラ２００は、作動制御信号を高速弁２１０に送り、ガスジェットの下で終点４４Ａの適切な位置決めと一致する加圧ガス源２２０から高圧ガスのパルス（短いバースト）を送るように、高速弁２１０が短時間開くようにし、これにより、図１３に示される平坦化（スランプ）がもたらされる。
【００２５】
本発明の別の実施形態によると、上述したガスジェット支援のスランプを用いて、母線４５とグリッド線４４との間の頂点における母線４５上のトポグラフィを平坦化する。図１４を参照すると、上述したようにシステム５０Ｄ（図１２を参照されたい）を用いて、時間Ｔ３とＴ４との間に加圧ガスのパルスを生成し、各グリッド線４４のセクション４４Ｂ（すなわち、母線４５上に位置する部分）の上のガスジェット・アレイの配置と一致させる。上述のように、プリントヘッド・アセンブリ１００のすぐ後ろにガスジェット・アレイ９０Ｄを取り付けることによって、押し出されたグリッド線の材料（インク）がウエット状態にある間、トポグラフィを平坦化するように（すなわち、セクション４４Ｂの最上面が、「スランプされていない」セクション４４−１及び４４−２の上面と実質的に等しくなるように）、ガス・パルスが母線−グリッド線の頂点の上に伝えられる。このように、広い面積の電池におけるグリッド線４４の望ましくないスランプが回避される。
【００２６】
図１５は、グリッド線４４が印刷された後に基材４１の向きが変えられ（すなわち、プリントヘッド・アセンブリ１００のＹ軸の移動方向が母線４５と平行になるように）、母線４５の上に位置するガスジェットだけが作動され、これにより図１４に示されるものと類似した所望の平坦化されたトポグラフィがもたらされた、代替的なグリッド線平坦化操作を示す部分斜視図である。
【００２７】
別の実施形態によると、上述した押し出し技術を用いて後面特徴部を生成するために、上述したものと類似したグリッド線平坦化操作が用いられる（すなわち、従来のスクリーン印刷技術とは対照的に）。焼成後、裏面のメタライゼーションについてのターゲット厚は、０．００５ｍｍから０．０３０ｍｍまでの範囲の厚さである。本発明の実施形態によると、裏面構造体（例えば、図１６（Ｂ）に示されるものと類似した）は、最初に、銀及びアルミニウム・ペーストの多くの別個のビードを付着させ、次いで、１つ又はそれ以上のガスジェット又はガス・カーテンを用いて、基材上にビードをスランプして互いに併合させ、結合された構造体を生成することによって製造される。好ましい実施形態においては、銀及びアルミニウムの別個のビードは、押し出し印刷によって付着される。好ましい実施形態において、銀及びアルミニウム・インクのビードは、アルミニウム・インク及び銀インクの両方を同時に印刷することができる単一の共押し出し（ｃｏ−ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ）印刷装置上に付着され、２つの別個のプリンタ及び現在実施されている介在する乾燥ステップに対する必要性をなくす。
【００２８】
好ましい実施形態によると、上述した種々のガスジェット構成は、その全体が引用により本明細書に組み入れられる「ＤＩＲＥＣＴＩＯＮＡＬ  ＥＸＴＲＵＤＥＤ  ＢＥＡＤ  ＣＯＮＴＲＯＬ」という名称の同一出願人による同時係属中の特許文献２に記載されたもののような、指向性の押し出されたビードの制御用いる単一の押し出し及び共押し出しプリントヘッド・アセンブリと組み合わせて用いられる。
【００２９】
代替的な実施形態において、インク・ビードが静電気力によって基材に引き付けることができる材料を含む構成を用いて、上述の実施形態の１つ又はそれ以上を強化することができる。プリントヘッド間隔ｄの両端にかかる電圧Ｖを基材とプリントヘッド・アセンブリとの間に印加することによって、インク・ビードの幅ｗ及び長さｌは、式３：
2010110756.tif 000005
によって表される力Ｆを経験することになる。
ここで、ε0は、空隙（真空）の誘電率である。電圧Ｖは、約１０００ボルトまでの空気の破壊強度（３ｋＶ／ｍｍ）によって制限される。１０ｎｍのオーダーの偏向は、このレベルの静電作動によって実現可能である。
【００３０】
本発明は、特定の具体的な実施形態に関して説明されたが、当業者であれば、本発明の新規な特徴は他の実施形態にも適用可能であることが明らかであり、その全てが本発明の範囲内にあることが意図される。例えば、空気ジェット上の分散抗力を減少させるために、空気ジェット・ノズルとプリントヘッド面との間にスペーサを配置することができる。
【符号の説明】
【００３１】
４０：太陽電池
４４：グリッド線
４４Ａ：終点
４５：母線
５０、５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ、５０Ｄ：マイクロ押し出しシステム
５１：基材
５５：ビード
５５Ａ、５５Ｂ：ビードの部分
６０：材料給送システム
６０Ｄ：制御押し出し材料源
６８：給送管
６９、１４４：ファスナ
７０：Ｘ−Ｙ−Ｚ軸位置決め機構
７０Ｄ：Ｚ軸位置決め機構
７２：Ｚ軸ステージ
７６：取り付けプレート
７８：取り付けフレーム
８０：基部
８２：プラットフォーム
９０：空気流／ガスジェット源
９０Ａ：エア・ナイフ
９０Ｂ、９０Ｃ、９０Ｄ：ガスジェット・アレイ
９５Ｃ：ジェット・アセンブリ
１００、１００Ｂ：プリントヘッド・アセンブリ
１１５：ボア
１２０、１２０Ｂ、１２０Ｃ：プレナム
１２５：導管
１３０：前部プレート構造体
１５０：層状ノズル構造体
１６２：ノズル・チャネル
１６３：ノズル
１６９：ノズル開口部
２００：コントローラ
２１０：高速弁
２２０：加圧ガス源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６（Ａ）】
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【図１６（Ｂ）】
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【図１７】
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【図１８】
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